粘度
粘度の速度論的説明は、定性的に調べることによって単純化することができる。 粘度は、互いに平行に滑るが異なる速度で二つの面間の運動量の移動によって引き起こされ、この運動量は、面間を移動する分子によって移動する。 より速い平面からの分子はより遅い平面に移動し、それをスピードアップする傾向がありますが、より遅い平面からの分子はより速い平面に移動し、そ これは、一方の平面が他方の平面の抗力を経験するメカニズムである。, 単純な類推は、二つの郵便列車が互いに通過し、労働者が列車の間に郵便袋を投げることである。 動きの速い列車からのメールバッグが遅い列車に着くたびに、それは遅い列車に勢いを与え、少しスピードアップします。
列車が離れすぎると、mailbagsはそれらの間を通過することはできません。 同様に、気体の面は、分子が衝突によって偏向されることなくそれらの間を通過するためには、平均自由経路についてのみ離れていなければならない。, このアプローチを使用すると、ガス圧力の場合と同様に簡単な計算が行え、ここで、aは次数の単一性の数値定数であり、項(N/V)vlは小さな計数筒に含まれる分子の数の尺度であり、質量mは滑り面の間に運ばれる運動量の尺度である。, カウントシリンダの断面積と摺動面の相対速度は,抗力を平面の面積と速度で割ったときに互いに打ち消すため,式には現れない。
なぜεがガス密度や圧力に依存しないのかがわかります。 式(23)の項(N/V)は運動量のキャリアの数ですが、lはこれらのキャリアに干渉する衝突の数を測定し、(N/V)に反比例します。 二つの効果は正確にお互いを打ち消します。, つまり、分子がより速く移動すると運動量がより迅速に運ばれます。 VはT1/2として増加するが、平均自由経路も温度とともに増加するため、λはやや速く増加する。 この特徴は分子間の力に明示的に依存し、定数aの値と同様に正確に計算することは困難であり、これは1/2に近いことが判明した。,
混合物の粘度の挙動は、前述の計算によっても説明することができる。 軽いガスと粘性重いガスの混合物では、両方のタイプの分子は同じ平均エネルギーを持っていますが、運動量の大部分は重い分子によって運ばれ、したがって粘度の主な原因となります。 軽い分子は重い分子を偏向させるのにむしろ効果がないので、後者は軽い分子が存在しない場合とほぼ同じくらいの運動量を運び続ける。, 従って重いガスへの軽いガスの付加は粘着性を実質的に減らさないし、軽い分子によって運ばれる小さい余分運動量のために実際にそれを高め 粘度は、光分子の大きな海に残っているわずか数重い分子が存在する場合には、最終的に減少します。
分子量に対するγの主な依存性は、式(23)の生成物vmによるものであり、vは1/m1/2として変化するため、m1/2として変化する。, この効果により、重いガスは軽いガスよりも粘性が高くなる傾向があるが、この傾向はlの挙動によってある程度補償され、重い分子は通常は軽い分子よりも大きく、衝突する可能性が高いため、重い分子に対しては小さくなる傾向がある。 したがって、粘度と分子量との間のしばしば混乱する関係は、式(23)によって説明することができる。,
最後に、自由分子ガス中では、運動量の輸送を妨げるために他の分子との衝突はなく、粘度は圧力または密度とともに直線的に増加し、衝突の数が十分に大きくなるまで粘度は式(23)で与えられる一定値をとる。 密度のさらなる増加に伴うガスの非理想的な挙動は、最終的に粘度の増加をもたらし、非常に高密度のガスの粘度は液体の粘度とよく似ています。