Специфика металлических жидкостей, страница 4

 – силовая постоянная.

2.2.2.3 Вязкость

При движении потока жидкости, когда скорость течения различных слоев потока не одинакова, в нем самопроизвольно происходят процессы, стремящиеся выровнять скорость  течения слоев. Эти процессы называют внутренним трением или вязкостью. Аналогично диффузионным процессам, при которых возникает поток вещества, стремящийся уменьшить градиент концентрации, в процессах вязкости наблюдается поток импульса , стремящийся уменьшить градиент скорости течения:

,                                    (26)

где  – коэффициент динамической вязкости;

    – скорость атомов, равный кинетической скорости молекул газа;

 – градиент скорости течения.

Коэффициент кинематической вязкости равен

, ,                                   (27)

где  – плотность жидкости.

Вязкость жидких металлов имеет тот же порядок величины, что и вязкость воды. Вязкость металла при температуре плавления была впервые оценена Андраде. За основу расчета он принял механизм, при котором передача количества движения от одного слоя жидкости к другому происходит за счет колебания атомов в направлении, перпендикулярном движению слоев. Акт передачи осуществляется в момент наибольшего сближения атомов данного слоя с атомами другого слоя.

Формула, описывающая величину вязкости чистых металлов при температуре плавления, имеет следующий вид

,                       (28)

где А – постоянная равная 5,7·10^-4;

M и V – соответственно атомная масса металла и атомный объем;

Т_пл – температура плавления.

В таблице 4 показана вязкость чистых металлов, перегретых выше температуры плавления на 50 ⁰С.

Верхнее значение вязкости имеют переходные металлы (Fe, Co, Ni), низшее значение имеют щелочные металлы. В общем случае вязкость элементов изменяется по периодическому закону – высокая температура плавления и малый атомный объем характерны для металлов с большей энергией связи между атомами. Таким образом, вязкость металлов является функцией прочности межатомной связи.

Таблица 4 – Вязкость чистых металлов перегретых выше температуры плавления на 50 ⁰С

Температурная зависимость вязкости чистых металлов.В литературе встречаются следующие выражения для коэффициентов вязкости:

,

,

;                                     (29)

по Андраде:

,                      (30)

где R – универсальная газовая постоянная;

А₁ - А₄ – постоянные;

Е – энергия активации вязкого течения;

υ – удельный объем жидкости.

Вязкость уменьшается с понижением температуры.

Температурный ход кривой вязкости должен подчиняться экспоненциальному закону и определяться двумя постоянными: предэкспоненциальным множителем – А и энергией активации вязкого течения – Е.

2.2.2.4 Электросопротивление

Удельное электросопротивление жидких чистых металлов. Тип проводимости в жидких металлах не отличается от типа проводимости в твердом состоянии, и обусловлен наличием коллективизированных электронов. Переход металла из твердого состояния в жидкое сопровождается изменением электрических свойств. Удельное сопротивление увеличивается в 1,5-2 раза, а температурный коэффициент удельного электросопротивления уменьшается.

Рисунок 32 – Скачок удельного сопротивления при плавлении и зависимости удельного сопротивления расплавленных металлов от температуры