Величина В. характеризует как бы степень несовершенства жидкости. И в обычном языке «густой» или «вязкой» жидкости мы противопоставляем «жидкую» (напр., мы говорим: «жидкое вино, жидкое молоко» и т.п.), т.е. такую, которая представляет высокую степень подвижности. Как бы ни были, однако, велики величины В., пока мы имеем дело с жидкостями, явления движения их должны представлять лишь количественные различия. И при огромной В. всякая, даже весьма малая сила, должна вызывать конечную скорость «течения». Только в том случае, когда величина В. является бесконечной, когда конечная сила вызывает бесконечно малую скорость течения, т.е. когда тело вовсе не течет при действии некоторой силы, оно лишено свойств жидкости. При решении вопроса о том, приложимо ли и к твердым телам понятие о В., необходимо рассмотреть: представляют ли и в каких условиях твердые тела бесконечную величину В. Твердые тела характеризуются упругостью. Сила, приложенная к упругому телу, вызывает изменение формы – деформацию, наступающую немедленно, и никаких длящихся движений в частях упругого тела не происходит. Опыт показывает, что твердые тела упруги лишь в известных пределах деформации. За этими пределами упругости твердые тела обнаруживают большую или меньшую «пластичность», свойство в основе тождественное с «текучестью» жидкостей. Многие твердые тела обладают весьма низким пределом упругости и при действии даже весьма малых сил являются пластичными. Подвергая такие тела значительному давлению, можно вызвать движете, вполне отвечающее «течению» жидкостей. По опытам Треска, свинец при большом давлении выдавливается из отверстий сосуда подобно жидкости, а по опытам Спринга – при давлении в несколько тысяч атмосфер почти все твердые тела (даже и весьма хрупкие при обычных условия) являются пластичными. Высокую степень пластичности обнаруживают не только даже аморфные, но и кристаллические тела. Примером пластичности кристаллического тела может служить пластичность льда. Замечательны «текучие кристаллы» Лемана, обнаруживающие признаки кристаллического сложения (при оптическом исследовании) только тогда, когда их тяжесть уравновешена окружающею жидкостью; при недостаточном соблюдении этого условия кристаллы эти текут, как жидкость, и не обнаруживают кристаллического сложения. При низком пределе упругости различие между твердым телом и жидкостью сглаживается и решить, имеем ли мы в таком случае дело с весьма вязкой жидкостью или с весьма пластичным твердым телом, нелегко. Глицерин, напр., мы можем признать еще жидкостью, хотя и весьма вязкою, но чем считать вазелин, воск и т.п.? Критерием является существование предела упругости. Но при низком пределе упругости и при большой В. установить существование предела упругости невозможно. При этих условиях пришлось бы неизбежно прилагать малые силы, а при малых силах и большой В. скорость «течения» так ничтожна, что легко ускользает от наблюдения. Опыт показывает, что многие мало пластичные тела, как, например, вар, даже чугун и мрамор, при весьма продолжительном действии сравнительно слабых сил испытывают изменения формы, не исчезающие по прекращении действия силы. Весьма наглядно обнаруживает явления пластичности стекло. Если оставить, например, термометр в горизонтальном положении, подпертым в крайних точках, то через несколько лет он оказывается сильно изогнутым. Таким образом, подвергая тела кратковременному действию силы, можно впасть в ошибку относительно предела упругости и признать тело в известных пределах совершенно упругим и бесконечно вязким только вследствие недостаточной продолжительности наблюдения. Был, поэтому, возбуждаем вопрос: существует ли вообще предел упругости, или же при продолжительном действии даже малейших сил все тела испытывают длящиеся изменения формы. Существуют ли тела с бесконечно большой вязкостью и совершенно лишенные «текучести»? Опытного решения этого вопроса, как и аналогичного ему вопроса о летучести или испаряемости тел, не имеется, и вряд ли такое решение можно ждать в будущем. Во всяком случае, мы можем утверждать, что по отношению к текучести нет резкой границы между жидкими и твердыми телами. Благодаря существованию весьма вязких жидкостей и весьма пластичных твердых тел, оба состояния связаны столь непрерывной цепью, что можно по отношению к В. говорить о резких различиях только крайних членов цепи. Понятие о вязкости не связано исключительно с представлением о жидкости. Оно приурочено лишь к тому роду движения, который свойственен высокой степени жидкостям и обнаруживается в их «течении». Чтобы определить меру вязкости, рассмотрим движение жидкости в простейших условиях, имеющих место при движении ее с постоянной скоростью по цилиндрической трубке, ею смачиваемой. При этом внешнее трение не имеет места, соприкасающийся с поверхностью трубки слой жидкости находится в покое и течение ее представляет скольжение бесконечного числа цилиндрических поверхностей. Такое движение по цилиндрическим поверхностям весьма наглядно обнаружено в вышеуказанных опытах Треска. Сжимая серию пластинок свинца. Треска заставлял свинец выдавливаться через круглое отверстие внизу в форме цилиндра. Разрез этого цилиндра представлял ряд концентрических слоев, совершенно подобных годичным слоям дерева. Исходя из указанного представления и основываясь на следующих положениях Ньютона: 1) трение двух поверхностей жидкости пропорционально их относительной скорости, 2) пропорционально величине поверхностей, и 3) не зависит от давления, под которым находится жидкость, Стокс (а впоследствие и другие) вывел следующую зависимость , где V – объем вытекшей в единицу времена жидкости, r – радиус трубки, l – ее длина, D – давление жидкости, m – постоянная, характеризующая В.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220