ВЯЗКОСТЬ

ВЯЗКОСТЬ (внутреннее трение) — свойство жидкостей, газов и твердых тел оказывать сопротивление течению при перемещении одной частицы относительно другой. В жидкостях при воздействии внешних сил, начиная с очень малых, возникает необратимое изменение формы, или течение. Если в текущей жидкости выделить слой толщиной dx, ограниченный двумя воображаемыми параллельными плоскостями, площади к-рых равны S, причем относительная скорость движения частиц у поверхности одной из них по сравнению с движением у поверхности другой равна dv, то F — силу сопротивления жидкости, направленную в сторону, противоположную относительному перемещению слоев, можно найти по уравнению Ньютона:

F = ηS(dv/dx) (1)

Величину, выражающую отношение F/S=τ , называют напряжением сдвига, а величину dv/dx = ε — скоростью относительного сдвига. Величина η — коэффициент вязкости, или просто вязкость (динамическая вязкость), является количественной характеристикой указанного выше свойства жидкостей: чем выше В., тем больше сопротивление, оказываемое жидкостью при данных скоростях относительного перемещения слоев. Величина, обратная В., называется текучестью. За единицу измерения В. в системе СИ принят н×сек/м² в системе СГС — пуаз (пз) или сантипуаз (спз). Наряду с динамической вязкостью применяют понятие «кинематическая вязкость» (v); единица измерения — стокс (ст). При этом v=η/d , где d — значение плотности.

От В. зависит скорость течения жидкостей в трубках и капиллярах, что определяется формулой Гагена — Пуазейля:

где Q — объем жидкости, протекающей в единицу времени через узкую трубку (капилляр) радиусом r и длиной l; Δp — разность давлений на обоих концах трубки. Формула Гагена — Пуазейля используется при расчетах В. в условиях смачивания жидкостью стенок капилляра или трубки и ламинарного течения жидкости, когда слои перемещаются параллельно друг другу и отсутствует завихрение жидкости.

Обычно В. растворов выше В. растворителей. Особенно быстро увеличивается В. с увеличением содержания в растворе высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов и т. д.). При значительных концентрациях высокомолекулярных соединений наблюдается аномалия В.— явление, заключающееся в том, что В. снижается с ростом значения т или 8. Жидкие вещества с таким характером течения называют неньютоновскими. К ним относятся также концентрированные суспензии и эмульсии, кровь, синовиальная жидкость. Переменная В. неньютоновских жидкостей называется эффективной В. Ньютоновскими называют жидкости с постоянной В. (вода, спирт, вазелиновое масло и т. п.).

Вязкость крови является объектом исследований в связи с изучением различных проблем свертываемости крови, микроциркуляции в норме и патологии (см. Диагностика машинная).

Совокупность методов измерения В. называется вискозимeтриeй, а приборы, предназначенные для измерения В.,— вискозиметрами.