viskositet
den kinetiska teorin förklaring av viskositet kan förenklas genom att undersöka det i kvalitativa termer. Viskositet orsakas av överföringen av momentum mellan två plan som glider parallellt med varandra men i olika takt, och denna momentum överförs av molekyler som rör sig mellan planen. Molekyler från det snabbare planet flyttar till det långsammare planet och tenderar att påskynda det, medan molekyler från det långsammare Planet reser till det snabbare planet och tenderar att sakta ner det. Detta är den mekanism genom vilken ett plan upplever drag av den andra., En enkel analogi är två posttåg som passerar varandra, med arbetare som kastar brevväskor mellan tågen. Varje gång en mailbag från det snabba tåget landar på den långsamma, ger den sin fart till det långsamma tåget, vilket påskyndar det lite; likaså varje mailbag från det långsamma tåget som landar på den snabba saktar ner det lite.
om tågen är för långt ifrån varandra kan inte brevlådorna skickas mellan dem. På samma sätt måste en gasplan bara handla om en genomsnittlig fri väg för att molekylerna ska passera mellan dem utan att avböjas av kollisioner., Om man använder detta tillvägagångssätt kan en enkel beräkning utföras, mycket som i fallet med gastrycket, med resultatet att
där A är en numerisk konstant för orderenhet, är termen (N/v)vl ett mått på antalet molekyler som finns i en liten räkningscylinder och massan m är ett mått på momentum som bärs mellan glidplanen., Tvärsnittsarean för räknecylindern och glidplanens relativa hastighet visas inte i ekvationen eftersom de avbryter varandra när dragkraften divideras med planens område och hastighet för att hitta η.
det kan nu ses varför η är oberoende av gastäthet eller tryck. Termen (n/V) i ekvation (23) är antalet bärare av momentum, men l mäter antalet kollisioner som stör dessa bärare och är omvänt proportionell mot (n/V). De två effekterna avbryter exakt varandra., Viskositeten ökar med temperaturen eftersom medelhastigheten v gör; det vill säga momentum bärs snabbare när molekylerna rör sig snabbare. Även om v ökar som T1 / 2, ökar η något snabbare eftersom den genomsnittliga fria vägen också ökar med temperatur, eftersom det är svårare att avleda en snabb molekyl än en långsam. Denna funktion beror uttryckligen på krafterna mellan molekylerna och är svår att beräkna exakt, liksom värdet av konstanten A, som visar sig vara nära 1/2.,
beteendet hos viskositeten hos en blandning kan också förklaras av ovanstående beräkning. I en blandning av en lätt gas och en viskös tung gas har båda typerna av molekyler samma genomsnittliga energi; men det mesta av drivkraften bärs av de tunga molekylerna, som därför är de främsta bidragsgivarna till viskositeten. De lätta molekylerna är ganska ineffektiva när det gäller att avleda de tunga molekylerna, så att de senare fortsätter att bära nästan lika mycket fart som de skulle i avsaknad av lätta molekyler., Tillsatsen av en lätt gas till en tung gas minskar därför inte viskositeten väsentligt och kan faktiskt öka den på grund av den lilla extra momentum som bärs av de lätta molekylerna. Viskositeten kommer så småningom att minska när det bara finns några tunga molekyler kvar i ett stort hav av lätta molekyler.
det huvudsakliga beroendet av η på molekylmassan är genom produkten vm i ekvation (23), som varierar som m1/2 eftersom v varierar som 1/m1 / 2., På grund av denna effekt tenderar tunga gaser att vara mer viskösa än lätta gaser, men denna tendens kompenseras till viss del av L: S beteende, vilket tenderar att vara mindre för tunga molekyler eftersom de vanligtvis är större än lätta molekyler och därför mer benägna att kollidera. Den ofta förvirrande kopplingen mellan viskositet och molekylvikt kan således redovisas genom ekvation (23).,
slutligen finns det inga kollisioner med andra molekyler i en frimolekylgas för att hindra transporten av momentum, och viskositeten ökar sålunda linjärt med tryck eller densitet tills antalet kollisioner blir tillräckligt stora så att viskositeten antar det konstanta värdet som ges genom ekvation (23). Det icke-ideala beteendet hos gasen som åtföljer ytterligare ökningar i densitet leder så småningom till en ökning av viskositeten, och viskositeten hos en extremt tät gas blir mycket som en vätska.
