什么是液体的粘性,其物理意义是什么?

什么是液体的粘性,其物理意义是什么?,第1张

物理意义:

施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性,表现为流体的内摩擦。

举例:

气体为例,说明粘性形成的原因。气体分子的速度是由平均速度和热运动速度两部分叠加而成,前者是气体团的宏观速度,后者决定气体的温度。若相邻两部分气体团以不同的宏观速度运动,由于它们之间有许多分子相互交换,从而带来动量的交换,使气体团的速度有平均化的趋势,这便是气体粘性的由来。根据这种图象,利用统计物理中的玻耳兹曼方可以求得气体粘性系数的表达式:

式中k为玻耳兹曼常数m为分子质量;C为分子作用力的比例常数。以上公式说明,粘性系数与气体密度无关,与温度成正比。这两条结论都得到了实验证实。液体的分子运动论还未成熟,目前还没有建立类似于气体分子运动论的简单物理图像,用来说明产生液体粘性的机制。

(看不懂拉倒)

我想微观上的直观解释的答案里已经写得很清楚了,俺就简单粗暴地上公式来作为佐证吧。统计物理里有个Green-Kubo 公式,大概意思是通过对各种时间关联函数积分,可以得到各种线性输运系数,黏度自然也stress tensor第一项为平动的贡献,第二项则为粒子间相互作用的贡献。既然stress tensor中既包含粒子速度又包含粒子受力,那么黏度自然和热运动以及相互作用都有关系啰。用最粗糙的气体动理论来解释,流体的粘性就来自于分子之间的“碰撞”。由于碰撞导致了动量的交换,从而使得相邻的流体之间表现出宏观速度逐渐接近的过程,这就是粘性。具体的物理图像可以参见高中物理教材中小球碰撞的动量守恒、能量守恒分析。所以,回到题主的问题,应该这样总结:由于分子热运动导致了分子之间发生了近距离相互作用,进而表现出了流体的粘性。从物理概念上来讲,粘性是相邻流体之间动量交换过程的体现,下面有几位答主已经提到,只是侧重不同。微观上看,根据流体性质的不同,导致流体分子间动量交换的方式也会不同。固体分子相对其固定位置振动,动量交换主要通过相邻分子间相互作用力气体分子作无规则热运动,动量交换以非紧邻分子间相互碰撞方式为主液体分子间的动量交换则介于这两者之间,两种方式都可以有。


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