В'язкість
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
В'я́зкість — внутрішнє тертя, властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї частини щодо іншої. В'язкість твердих тіл має низку специфічних особливостей і розглядається звичайно окремо.
Розрізняють в'язкість відносну, динамічну, кінематичну, ньютонівську, питому, приведену і структурну.
Згідно із законом Ньютона в'язкість характеризується коефіцієнтом пропорційності η між напруженням зсуву τ і градієнтом швидкості руху шарів dv/dy у перперндикулярному до деформації зсуву напрямку (поверхні шарів):
.
Цей коефіцієнт називають динамічним коефіцієнтом в’язкості. Одиниця вимірювання коефіцієнта динамічної в'язкості - Пуаз, Па
c
Кількісно динамічний коефіцієнт в'язкості дорівнює діючій силі F, яку треба прикласти до одиниці площі зсувної поверхні шару S, щоб підтримати в цьому шарі ламінарну течію із сталою одиничною швидкістю відносного зсуву.
Виділяють також кінематичний коефіцієнт в’язкості ν, що є відношенням динамічного коефіцієнта в'язкості до густини речовини
.
Одиниця вимірювання кінематичного коефіцієнта в'язкості - Стокс, м²/с. Коефіцієнт ν на відміну від η виражається величинами, які не пов’язані з масою рідини, тобто величинами, які носять, так би мовити, кінематичний характер, у той час як η носить динамічний характер; звідси походять їхні назви – динамічний та кінематичний.
В'язкість технічних продуктів часто характеризують умовними одиницями – градусами Енглера (°Е) і Барб’є (°В), секундами Сейболта (“S) і Редвуда (“R).
В'язкість залежить від тиску, температури, а також іноді від градієнта зсуву (неньютонівські середовища; їх в'язкість охоплює і так звану структурну в'язкість) Рідини, в'язкість яких не залежить від градієнту зсуву, називають ідеально в’язкими (ньютонівськими). В'язкість рідин у загальному випадку з підвищенням тиску незначно збільшується, а з підвищенням температури зменшується.
Зміст |
[ред.] В'язкість нафти
В. – одна з найважливіших технічних характеристик нафти, продуктів її переробки, газових конденсатів і фракцій; визначає характер процесів видобування нафти, її піднімання на денну поверхню, промислового збирання і підготовку, умови перевезення і перекачування продуктів, гідродинамічного опору під час їх транспортування по трубопроводах та ін. Для деяких видів палив та мастил В. служить нормованим показником. В. пластових нафт зростає при тисках нижче тиску насичення. Визначається впливом двох факторів: виділенням розчиненого газу, що приводить до збільшення В. залишкової нафти, і об’ємним розширенням нафти при зниженні тиску, що приводить до зменшення В. Великий вплив має перший фактор. В. газів помітно збільшується як з підвищенням тиску, так і температури. Вуглеводневі флюїди, які насичують гірські породи в природних умовах, залежно від густини мають динамічний коефіцієнт В., який відрізняється на багато порядків – від сотих часток мПа с (для газів) до сотень тисяч і навіть мільйонів мПа с (високов’язкі важкі нафти). Основна частина розроблюваних традиційними способами нафтових родовищ містить у продуктивних пластах нафту з динамічним коефіцієнтом В. в межах 0,5–25 мПа с, рідше до 70 мПа с. В. розгазованих нафт значно вища. При цьому вуглеводневі флюїди з динамічним коефіцієнтом В. понад 12–15 мПа с вважаються нафтами підвищеної В. Родовища нафти з високою В., в т.ч. структурною, розробляються із застосуванням спеціальних методів видобування на основі використання теплового впливу, а також загущених або хімічно активних витіснювальних агентів.
[ред.] В'язкість вод
В'язкість вод, які містяться у гірських породах, змінюється в широких межах залежно від мінералізації, температури пласта і внутрішньопорового тиску. На невеликих глибинах динамічний коефіцієнт В. маломінералізованих вод біля 1 мПа с, у глибоких пластах з високою температурою (60–70°С і вище) динамічний коефіцієнт В. мінералізованих вод зменшується до десятків часток мПа·с.
У процесах збагачення твердих корисних копалин В. впливає на швидкість відносного переміщення частинок у суспензії, є основним параметром збагачення у важких середовищах. В. залежить не лише від густини суспензії (співвідношення твердого і рідкого), але й від величини та гідрофільності частинок. Утворення тиксотропних сіток-структур у суспензії приводить до різкого зростання її В. за рахунок виникання крім звичайної (ньютонівської) структурної складової В. Остання залежить від градієнта швидкості течії і оборотно руйнується в турбулентних потоках, при вібраціях і механічних впливах. В основу методів вимірювання В. і їх класифікації покладено математичні залежності, які описують різні види течій середовищ. Вимірювання В. здійснюють віскозиметрами.
[ред.] В'язкість твердого тіла
2) Властивість твердого тіла – гірської породи необоротно поглинати енергію в процесі її деформування. В. зумовлена пластичною деформацією і непружністю гірських порід. При пластичній деформації В. кількісно характеризується відношенням величини дотичних напруг, які виникають у верстві, що підлягає зсуву, до швидкості пластичної течії, яке змінюється від 1013 до 1020 Па·с. Величина В., яка пов’язана з непружністю (пруж-на післядія, термопружний ефект, пружний гістерезис) гірських порід, пропорційна коефіцієнту механічних втрат (декременту згасання), значини якого коливаються від 10–1 до 10–3. При руйнуванні В. оцінюється як робота деформування гірської породи, віднесена до одиниці площі зразка. Визначається за результатами ударних випробувань зразків на копрі (ударна В.). Може бути розрахована як добуток коефіцієнта пластичності на межу міцності гірських порід. На практиці визначають коефіцієнт відносної В. (спеціальними зарядами, які закладаються в досліджуваний масив) як відношення зусилля, необхідного для відділення деякої частини гірської породи від масиву, до величини зусилля, необхідного для відділення від масиву вапняку, взятого за еталон. Величина цього коефіцієнта змінюється від 0,5 до 3 (напр., для мармуру 0,7; пісковика 1,2; граніту 1,3; кварциту 1,9; базальту 2,2). Із збільшення В. зростає поглинання пружних хвиль, зменшуються повзучість і набрякання порід, зростає енергоємність процесів дроблення і розкришення порід під час переробки корисних копалин і вибухових робіт.
В. твердих тіл і рідин обернено пропорційна коефіцієнту самодифузії і з підвищенням температури зменшується за експоненціальним законом. В. залежить від періоду релаксації пружних дотичних деформацій.
[ред.] Галузі застосування
В. речовин враховують у гідродинаміці, кінетиці хімічних реакцій, у технологічних і біологічних процесах, змащуванні машин і механізмів тощо.
[ред.] Див. також
- В'язкість відносна
- В’язкість рідини молекулярна або фізична
- В’язкість рідини турбулентна або віртуальна
- В’язкопружність
- Індекс в’язкості
[ред.] Література
Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: «Донбас», 2004. ISBN 966-7804-14-3
