Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Тұтқырлық. Пуазейль өрнегі
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
| 1.3.4.Тұтқырлық. Пуазейль өрнегі.
Реал сұйықтар мен газдарда ішкі үйкеліс болады, ол тұтқырлық деп аталады. Тұтқырлықты ортаның қабаттарының бір бірімен салыстырмалы қозғалысы кезіндегі үйкеліс деп қарастыруға болады. Сұйықтарда тұтқырлық молекулалардың арасындағы тартылыс күшінің арқасында, ал газдарда атомдар мен молекулалардың соқтығысуларының нәтижесінде пайда болады. Түрліше орталардың тұтқырлықтары да түрліше болады, Сұйықтардың тұтқырлығы газдарға қарағанда артық. Тұтқырлықтың сандық шамасын (“эта” деген грек әрпі) тұтқырлықпен береді, оны былай анықтайды. Бір пластинканы ұстап тұрады да, екінші пластинканы бірінші пластинкаға параллель орын ауыстыртады. Пластинкаға тікелей жуық орналасқан қабаттар пластинканың материалы мен ортаның молекулаларының арасындағы тартылыс күшінің арқасында ұсталып қалады да, сұйқтың жоғарғы қабаты пластинкамен бірге жылдамдықпен қозғалса, ал төменгі қабат пластинкамен бірге тыныштықта қалады. Мызғымайтын қабат одан жоғарғы қабаттың қозғалысын баяулатады, ал ол келесі қабаттың қозғалысын баяулатады және т.с.с. Осы кезде сұйықтың (газдың) жылдамдығы 34-суретте көрсетілгендей сызықтық түрде 0–ден –ға дейін өзгереді. Пластинкалардың арақашықтығына бөлінген жылдамдықтың өзгерісі, яғни қатынасы жылдамдықтың градиенті деп аталады. Жоғары пластинканы қозғалту үшін күш түсіру қажет. Нақты берілген сұйық үшін бұл Ғ күш пластинканың ауданына, оның жылдамдығына пропорционал және пластинкалардың ара қашықтығына кері пропорционал болады екен: сонымен, . Түрліше сұйықтарды салыстыратын болсақ, бұл күш барлық бірдей жағдайларда, неғұрлым сұйықтың тұтқырлығы жоғары болса, солғұрлым үлкен болады екен. Осы соңғы өрнектегі пропорционалдық коэффициент тұтқырлық болып табылады екен: . (1.95,а) Осыдан . Демек, ХБ де тұтқырлық /м2 бірлігімен өлшенеді екен. СГС жүйесінде тұтқырлық өлшем бірлігі (дин.с/см2) болады: бұл бірлік пуаз (П) деп аталады. Тұтқырлықтың мәндері көбіне сантипуаздармен беріледі (сП); 1 сП 10-2 П. (1.95,а) өрнек жылдамдық градиенті тұрақты шама болатын кезде орындалады. Жалпы алғанда жылдамдық градиенті өзгеретін болса, онда (95,а) өрнек мына түрде жазылады: (1.95,б) мұндағы жылдамдық градиенті дегеніміз жылдамдыққа перпендикуляр бағытта координат бойынша алынған жылдамдықтың туындысы болып табылады. (1.95,а) өрнектегі күш пен жылдамдықтың арасындағы тура пропорционалдық барлық сұйықтар мен газдар үшін орындала бермейді. Бұл өрнек орындалатын сұйықтар мен газдар ньютондық деп аталады. Ньютондық емес сұйықтар үшін тұтқырлықтың өзі жылдамдыққа тәуелді болады; мұндай сұйықтарға қан мысал бола алады (онда жүзіп жүрген бөгде бөлшектер болады). Егер сұйықтың (газдың) тұтқырлығы болмаса, онда горизонталь түтікпен оған ағу үшін ешқандай күштің қажеті болмаған болар еді. Бірақ тұтқырлықтың арқасында кез келген нақты (реал) сұйықтың түтік бойымен стационар ағысы тек түтіктің ұштарының арасында қысымдар айрымын жасаған кезде ғана мүмкін болады. Дөңгелек түтіктің көлденең қимасы арқылы бірлік уақытта өтіп жатқан сұйықтың көлемдік шығымы немесе сұйықтың ағысы (яғни сұйықтың көлемі) сұйықтың тұтқырлығына, қысымдар, айырымна және түтіктің мөлшеріне тәуелді болады. Қан айналысының физикалық жағдайларымен шұғылданған француз ғалымы Ж.–Л. Пуазейль (1799–1869) (пуаз деген бірлік осы кісінің құрметіне аталған) цилиндрлік түтіктегі сығылмайтын сұйықтың ламинарлық ағынының осы параметрлерге тәуелділігін зерттеді. Оның алған қатынасы Пуазейль өрнегі деп аталады: (1.96) мұндағы – түтіктің ішкі радиусы, – түтіктің ұзындығы, –т үтіктің ұштарындағы қысымдар айырымы, – тұтқырлық, ал – көлемдік шығым, немесе сұйықтың шығымы. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|