Vâscozitatea cinematică este o caracteristică fizică fundamentală a tuturor mediilor gazoase și lichide. Acest indicator este de o importanță cheie în determinarea forței de rezistență a corpurilor solide în mișcare și a sarcinii pe care le suferă. După cum știți, în lumea noastră, orice mișcare are loc în mediul aerian sau apei. În acest caz, corpurile în mișcare sunt întotdeauna afectate de forțe al căror vector este opus direcției de mișcare a obiectelor în sine. În consecință, cu cât vâscozitatea cinematică a mediului este mai mare, cu atât sarcina suportată de solid este mai puternică. Care este natura acestei proprietăți a lichidelor și gazelor?
Vâscozitatea cinematică, definită ca frecare internă, se datorează transferului de impuls al moleculelor de substanță perpendicular pe direcția de mișcare a straturilor sale cu viteze diferite. De exemplu, în lichide, fiecare dintre unitățile structurale (molecula) este înconjurată pe toate părțile de cei mai apropiați vecini ai săi, situate aproximativ la o distanță egală cu diametrul lor. Fiecare moleculă oscilează în jurul unei așa-numite poziții de echilibru, dar, luând impuls de la vecinii săi, face un s alt brusc către un nou centru de oscilație. Într-o secundă, fiecare astfel de unitate structurală a materiei are timp să-și schimbe locul de reședință de aproximativ o sută de milioane de ori, făcând între s alturi de la una la sute de mii de oscilații. Desigur, cu cât o astfel de interacțiune moleculară este mai puternică, cu atât va fi mai mică mobilitatea fiecărei unități structurale și, în consecință, cu atât vascozitatea cinematică a substanței va fi mai mare.
Dacă orice moleculă este acționată de forțe externe constante din straturile învecinate, atunci în această direcție particula face mai multe deplasări pe unitatea de timp decât în direcția opusă. Prin urmare, rătăcirea sa haotică se transformă într-o mișcare ordonată cu o anumită viteză, în funcție de forțele care acționează asupra acesteia. Această vâscozitate este tipică, de exemplu, pentru uleiurile de motor. Aici, este important și faptul că forțele externe aplicate particulei luate în considerare efectuează un fel de împingere separată a straturilor prin care se stoarce molecula dată. Un astfel de impact crește în cele din urmă viteza mișcării termice aleatoare a particulelor, care nu se modifică în timp. Cu alte cuvinte, lichidele se caracterizează printr-un flux uniform, în ciuda influenței constante a forțelor externe multidirecționale, deoarece acestea sunt echilibrate de rezistența internă a straturilor de materie, care determină doar coeficientul de vâscozitate cinematică.
Odată cu creșterea temperaturii, mobilitatea moleculelor începe să crească, ceea ce duce la o oarecare scădere a rezistenței straturilor de materie, deoarece în orice substanță încălzită se creează condiții mai favorabile pentru mișcarea liberă a particulelor în direcția a forței aplicate. Acest lucru poate fi comparat cu modul în care este mult mai ușor pentru o persoană să se strecoare printr-o mulțime care se mișcă aleatoriu decât printr-o mulțime staționară. Soluțiile polimerice au un indicator semnificativ al vâscozității cinematice, măsurat în secunde Stokes sau Pascal. Acest lucru se datorează prezenței în structura lor a lanțurilor moleculare lungi legate rigid. Dar pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea lor scade rapid. Atunci când produsele din plastic sunt presate, moleculele sale filamentoase, complicat împletite sunt forțate într-o nouă poziție.
Vâscozitatea gazelor la o temperatură de 20°C și presiunea atmosferică de 101,3 Pa este de ordinul a 10-5Pas. De exemplu, vâscozitatea cinematică a aerului, heliului, oxigenului și hidrogenului în astfel de condiții va fi egală cu 1,8210-5, respectiv; 1, 9610-5; 2, 0210-5; 0,8810-5 Pas. Iar heliul lichid are, în general, uimitoarea proprietate a superfluidității. Acest fenomen, descoperit de academicianul P. L. Kapitsa, constă în faptul că acest metal într-o astfel de stare de agregare aproape că nu are vâscozitate. Pentru el, această cifră este aproape zero.
