СҰЙЫҚТЫҢ ТҰТҚЫРЛЫҚ КОЭФФИЦИЕНТІН СТОКС ӘДІСІМЕН АНЫҚТАУ

Сұйықтардың газдардағы сияқты молекулалардың жылулық қозғалысының нәтижесінде тасымалдау құбылысы байқалады, оны ішкі үйкеліс немесе тұтқырлық деп атайды.

Берілген жұмыста кастор майының ішкі үйкеліс коэффициентін, ішінде майы бар ыдыстағы қорғасын шариктің қозғалысын бақылау арқылы анықтау керек.

Егерде қозғалмайтын ыдысқа құйылған, тұтқыр сұйықта қандай да болмасын қатты дене қозғалса, онда (1-сурет) сұйық қабаты тікелей дененің беткі қабатымен шектескен жерінде оған жабысып қатты дененің жылдамдығындай жылдамдықпен қозғалады.

1-сурет

Сұйықтың онан алысырақ қабаттары ішкі үйкеліс салдарынан алғашқы қабаттарға ілескенмен де, аз жылдамдықпен қозғалады. Жылдамдықтың мұндай өзгерісі сұйықтың жұқа қабаттарында болады. Бұл қабаттардың қалыңдығы сұйықтың тұтқырлығы артқан сайын өседі және сұйықтың тығыздығының салыстырмалы қозғалыс жылдамдығының артуымен байланысты кемиді (су үшін аз жылдамдық кезінде шекаралық қабаттың қалыңдығы . Егерде дененің қозғалысынан пайда болған сұйық ағынына перпендикуляр бағыттағы (1-сурет), өзара қашықтықта жатқан екі нүктені алсақ, онда бұл нүктедегі ағын жылдамдығының айырмашылығы болады. Жылдамдық градиенті , сұйықтың қозғалысқа келтіретін дененің бетінен алыстаған сайынғы ағын жылдамдығының өзгеру тездігін сипаттайды.

Егерде кез-келген уақыт кезеңінде сұйықты қозғалысқа келтіретін себепті жойсақ, онда әртүрлі қабаттың қозғалыс жылдамдығы теңесе бастайды. Мұндай теңесу болу үшін сұйық қабаттардың арасындағы ішкі үйкеліс күшінің болуы қажет:

мұндағы - қозғалыстағы сұйық қабаттарының жанасу ауданы,

- ішкі үйкеліс (тұтқырлық) коэффициенті

Ішкі үйкеліс коэффициенті жылдамдық градиенті бірге тең болған кездегі сұйық қабатыныің бір өлшем ауданына әсер ететін күшке тең.

Ішкі үйкеліс коэффициентінің өлшемдігі

Қатты дене мен сұйықтың салыстырмалы жылдамдығы онша үлкен болмағанда (сұйықтың стацинар қозғалысы туралы айтқанда) ішкі үйкеліс күші

мұндағы - дененің формасына тәуелді пропорционалдық коэффициент.

Радиусы бірқалыпты жылдамдықпен ішкі үйкеліс коэффициенті сұйықта қозғалатын шарик үшін Стокс мынадай формула алды:

(2)

Тығыздығы сұйықта массасы тығыздығы шарик қозғалған кезде оған салмақ күші әсер етеді

Сұйықтың кері итеру күші және ішкі үйкеліс күші

Ньютонның екінші заңы бойынша

Тұтқыр сұйықты мөлшері онша үлкен емес шариктің бірқалыпты қозғалысы кезіндегі жол екенін ескере отырып, мынаны аламыз:

мұндағы - шариктің диаметрі.

Ішкі үйкеліс коэффициентін тәжірибе жүзінде анықтау үшін ішінде тұтқыр сұйығы (кастор майы) бар биік цилиндрлі ыдыс алынады. Цилиндрге екі сақина кигізілген. Жоғарғы сақина сұйық бетінен, шарик алғашқы кезде үдемелі қозғалып келіп сақина тұсына келгенде, әйтеуір бір тұрақты жылдамдық үлгеретіндей жерге орналастырылады. Қозғалатын шарик ретінде қорғасын бытыралары пайдаланады.

Тұтқырлық коэффициенті температураға тығыз байланысты жұмыстағы тәжірибені бөлме температурасында жүргізеді.