Вода

Как видно из представленных данных, сдвиговая вязкость воды при давлении, равном 1 атм, и температуре ниже 25ºС больше, чем вязкость CCl4, а при температурах от 25ºС до 90ºС меньше, чем вязкость ССl4.

С увеличением давления при температуре 2,2 и 10º сдвиговая вязкость имеет минимум при давлении от 1000-2000 атм. Исследование сдвиговой вязкости Джонасом и Фризом (1976) при давлениях до 6000 атмосфер и температурах от -16 до 10ºС показало, что с понижением температуры от 10 до -15ºС при Р = 1000 атм сдвиговая вязкость Н2О имеет минимум при всех указанных температурах и увеличивается приблизительно в 2 раза от 1,27 сП при 10ºС до 2,77 сП при -15ºС.

На представленных данных видно, что в интервале температуры от -15 до -15ºС вязкость уменьшается как с ростом температуры, так и с ростом давления.

Как будет видно дальше, аналогичные температурные зависимости при указанных Р и Т имеют место для ряда кинетических характеристик жидкой воды, таких как самодиффузия и время спин-решетчатой релаксации дейтрона в D2O.

Очень интересный подход к проблеме вязкости Максвелла (1868), который определил явление вязкости как отклонение от равновесия системы системы, вызванное ее возбуждением, обусловленным напряжением или упругой силой F. Как известно, упругая сила пропорциональна деформации

,

где А – деформация, которая представляет собой относительное изменение какой-либо величины (например, при деформации объема ), - модуль упругости.

Если нет вязкости, то деформация и сила проявляются одновременно:

.

Если же среда вязкая, то упругая сила будет изменяться в зависимости от величины силы и природы тела. Первым естественным предположением у Максвелла было предположение пропорциональности деформации величине приложенной силы:

,

если - постоянная величина, то . Если , т.е. имеет место равномерное движение, которое все время увеличивает смещение, то

.

Коэффициент при скорости деформации представляет собой вязкость. Таким образом, вязкость, по Максвеллу, определяется произведением модуля упругости на время релаксации упругих сил:

.

Модуль сдвига G полностью определяет сдвиговую вязкость:

.

В случае объемной вязкости процесс деформации будет определяться модулем объемной упругости В и .

Как G, как и В могут быть как адиабатическими, так и изотермическими, в зависимости от условий эксперимента.

Если прилагаемое синусоидальное напряжение создается звуковой волной, то изменение объема жидкости происходит адиабатически.

Зависимость объемной и вязкости воды от температуры и давления представлены в табл.7 (Литовец, Дэвис, 1955; Кюдиш, 1975, Цволинский, 1971).

Таблица 7

Зависимость объемной и сдвиговой вязкости воды от температуры (Р = 1 атм)

Т, ºС  

D2O

D2O

Н2О

D2O

Н2O

Н2O

D2O

Н2O

- 8,28

- 6,67

- 4,534

- 1,108 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40.000

50,000 60,000 80,000 90,000 100,000

2,4551

2,2960

2,1137

1,8630 1,7919 1,5190 1,3067 1,1381 1,0020 0,89020 0,7972 0,7191 0,6527

0,5471 0,4666 0,3547 0,3148 0,2822

1,9819

1,4347 1,2471 1,0965 0,9732 0,8710 0,7848

0,5497 0,4129 0,3647 0,3255

1,3

1,26

1,24

1,23

1,22

1,21

1,202

1,178 1,164 1,159 1,153

5,61 4,55 3,75

2,84

2,27

1,81

1,47 1,22  

5,12

4,24

3,10

2,41

1,92  

1,13

1,13

1,09

1,06

1,06

Т = 0ºС

Т = 30ºС

Р, атм

, Пз

Р, атм

, Пз

1

246

522

1115

2183

3283

3908

4724

5,61

5,53

6,00

6,23

5,94

6,66

6,00

6,46

3,13

3,20

3,57

3,82

3,58

3,74

3,21

3,21

1

228

494

1017

1978

3001

2,27

2,18

2,20

2,21

2,46

2,76

2,84

2,72

2,78

2,73

2,93

2,79


Страница: