Кіріспе
Сымқылдық температураға күшті тәуелді. Сұйықтарда температураның жоғарылауымен әдетте төмендейді, ал көптеген газдарда температураның жоғарылауымен тұтқырлық артады. Бұл мақалада осы тәуелділіктің бірнеше моделі қарастырылады, моноатомдық газдар үшін қатаң негіздерге сүйенген есептеулерден бастап, сұйықтар үшін эмпирикалық байланыстарға дейін. Тұтқырлықтың температураға тәуелділігін түсіну көптеген қолданыстар үшін маңызды, мысалы, әртүрлі температуралық жағдайларда жақсы жұмыс істейтін инженерлік майлау материалдарын жасау (мысалы, автомобиль қозғалтқышында), себебі майлау материалының тиімділігі оның тұтқырлығына байланысты. Осындай инженерлік мәселелер трибологияның қарауына кіреді. Дынамикалық тұтқырлық арқылы, ал кинематикалық тұтқырлық арқылы белгіленеді. Келтірілген формулалар тек абсолюттік температура шкаласы үшін ғана жарамды; демек, басқаша көрсетілмесе, температуралар кельвиндермен өлшенген.
Viscosity depends strongly on temperature. In liquids it usually decreases with increasing temperature, whereas, in most gases, viscosity increases with increasing temperature. This article discusses several models of this dependence, ranging from rigorous first principles calculations for monatomic gases, to empirical correlations for liquids. Understanding the temperature dependence of viscosity is important for many applications, for instance engineering lubricants that perform well under varying temperature conditions (such as in a car engine), since the performance of a lubricant depends in part on its viscosity. Engineering problems of this type fall under the purview of tribology. Here dynamic viscosity is denoted by and kinematic viscosity by The formulas given are valid only for an absolute temperature scale; therefore, unless stated otherwise temperatures are in kelvins.
Физикалық себептері
Газдардағы тұтқырлық молекулалардың ағын қабаттары арқылы қозғалуы және қабаттар арасындағы импульстік моментті беруінен туындайды. Бұл импульстік моменттің берілуі ағын қабаттары арасындағы үйкеліс күші ретінде қарастырылуы мүмкін. Импульстік моменттің берілуі газ молекулаларының соқтығысулар арасындағы еркін қозғалысынан туындағандықтан, молекулалардың жылулық белсенділігін арттыру тұтқырлықтың жоғарылауына алып келеді. Сондықтан, газ тәрізді тұтқырлық температураның көтерілуімен бірге артады. Сұйықтықтарда тұтқырлық күштері молекулалардың ағын қабаттары арқылы бір-біріне тарту күштерін көрсетуінен пайда болады. Температураның жоғарылауы тұтқырлықтың төмендеуіне себеп болады, себебі жоғары температура бөлшектердің жылу энергиясының артуын білдіреді және оларды бірге ұстап тұратын тарту күштерін жеңуді жеңілдетеді. Мұның күнделікті мысалы – ыстық табадағы майдың суық табадағы майға қарағанда еркінрек ағып тұруы.
Газдар
Газдардың кинетикалық теориясы газдық тұтқырлықтың температураға қарай өзгеруін дәл есептеуге мүмкіндік береді. Кинетикалық теорияның теориялық негізі Болцман теңдеуі және Чапман-Энског теориясы арқылы анықталады, олар молекулалық траекторияларды дәл статистикалық модельдеуге жағдай жасайды. Атап айтқанда, молекулааралық өзара әрекеттесу моделі белгілі болған жағдайда, моноатомдық және басқа да қарапайым газдардың тұтқырлығын жоғары дәлдікпен есептеуге болады (полярлы молекулалардан құралған сияқты күрделі газдар үшін теорияның дәлдігін төмендететін қосымша шарттар енгізілуі керек). Төрт молекулалық модельдің тұтқырлыққа қатысты болжамдары төменде талқыланады. Алғашқы үш модельдің (қатаң шар, қуат заңы және Сазерленд) болжамдарын элементар функциялар түрінде оңай көрсетуге болады. Леннард-Джонс моделі күрделірек байланысты болжайды, бірақ ол басқа үш модельге қарағанда дәл және инженерлік практикада кеңінен қолданылады.
Сұйықтықтар
Газдардан өзгеше, сұйықтықтардың тұтқырлығына қатысты жүйелі микроскопиялық теория жоқ. Дегенмен, қолжетімді эксперименталды тұтқырлық мәліметтеріне сүйене отырып, температураға тәуелділігін болжауға мүмкіндік беретін бірнеше эмпирикалық модельдер бар.