流体粘性的微观物理意义是什么?

如题所述

我想微观上的直观解释的答案里已经写得很清楚了,俺就简单粗暴地上公式来作为佐证吧。统计物理里有个Green-Kubo 公式,大概意思是通过对各种时间关联函数积分,可以得到各种线性输运系数,黏度自然也stress tensor第一项为平动的贡献,第二项则为粒子间相互作用的贡献。既然stress tensor中既包含粒子速度又包含粒子受力,那么黏度自然和热运动以及相互作用都有关系啰。用最粗糙的气体动理论来解释,流体的粘性就来自于分子之间的“碰撞”。由于碰撞导致了动量的交换,从而使得相邻的流体之间表现出宏观速度逐渐接近的过程,这就是粘性。具体的物理图像可以参见高中物理教材中小球碰撞的动量守恒、能量守恒分析。所以,回到题主的问题,应该这样总结:由于分子热运动导致了分子之间发生了近距离相互作用,进而表现出了流体的粘性。从物理概念上来讲,粘性是相邻流体之间动量交换过程的体现,下面有几位答主已经提到,只是侧重不同。微观上看,根据流体性质的不同,导致流体分子间动量交换的方式也会不同。固体分子相对其固定位置振动,动量交换主要通过相邻分子间相互作用力;气体分子作无规则热运动,动量交换以非紧邻分子间相互碰撞方式为主;液体分子间的动量交换则介于这两者之间,两种方式都可以有。

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第1个回答  2017-12-01

液体的粘性认为是分子间吸引力排斥力引起的动量输运。气体的认为是分子间的碰撞导致的动量输运。气体当中的湍流粘性,则通常认为是分子团之间的动量输运。比层流看的尺度大了点。简单说来就是由于流体间存在速度梯度。只要流体在宏观上流体内部存在相对运动,则粘性力存在, 微观的解释就是分子间的相互作用(动量交换 for gas 还是内聚力 for liquid).流体在宏观上流体内部不存在相对运动,则虽然粘性特性存在,但粘性力存在,微观的解释是分子从统计上来说不存在相互作用。

第2个回答  2017-12-01

实际流体流动时流体分子之间产生摩擦力的特性称为黏性。黏性越大的流体,其流动性越差,流动阻力越大。衡量流体黏性大小的物理量称为黏度。通俗的讲,就是长链的大分子和另外一条长链的大分子在纠缠。所以对于高分子而言,流体粘度的研究非常有意义,现在都用数学统计的方法去研究。补充理解:浙大郑强(一高分子教授)讲过,拉大维度,用十万年的尺度来看,岩石都是有粘度的。所以个人看法,对于一些最基础的定义,了解越详细,越透彻,对将来的帮助越大。而且,粘度和温度的关系极大,看看熔岩,就知道岩石也是有粘度的主儿。

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