Вязкость (внутреннее трение), свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость твердых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно. Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном (1687):

Где F – тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоёв жидкости (газа) друг относительно друга, S – площадь слоя, по которому происходит сдвиг;(v2-v1)/(z2-z1) – градиент скорости течения (быстрота изменения ее от слоя к слою), иначе – скорость сдвига. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что при наличии любой сколь угодно малой силы тела придут в движение, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого.

Коэффициент пропорциональности η называется коэффициент динамической вязкости или просто вязкость. Он характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению ее слоёв. Величина φ=1/η называется текучестью.

Согласно формуле вязкость численно равна тангенциальной силе, приходящейся на единицу площади, необходимой для поддержания разности скоростей, равной единице, между двумя параллельными слоями жидкости (газа), расстояние между которыми равно единице. В системе СИ единица динамической вязкости – Па*с (в СГС – пуаз). Наряду с динамической часто рассматривают кинематическую вязкость (где ρ – плотность вещества), которая измеряется в м²/с (в СИ; в СГС – в стоксах). Вязкость жидкостей и газов определяют вискозиметрами.

В условиях установившегося ламинарного течения при постоянной температуре T вязкость газов и нормальных жидкостей (ньютоновских жидкостей) постоянная величина, не зависящая от градиента скорости.С повышением температуры вязкость газов увеличивается, поскольку она обусловлена интенсивностью теплового движения. Вязкость жидкостей с повышением температуры уменьшается благодаря снижению энергии межмолекулярного взаимодействия, препятствующих перемещению молекул. Для газов η составляет обычно от 1 до 100 мкПа*с, для воды при 20 °С 1 мПа*с, для большинства низкомолекулярных жидкостей до 10 Па*с.

Расплавленные металлы имеют вязкость того же порядка, что и обычные жидкости (рис. 1). Особыми вязкостными свойствами обладает жидкий гелий. При температуре 2,172 К он переходит в сверхтекучее состояние, в котором вязкость равна нулю. Молекулярно-кинетическая теория объясняет вязкость движением и взаимодействием молекул.

Вязкость низкомолекулярных жидкостей, относящихся к одному гомологическом ряду, примерно линейно растет с увеличением молеклярной массы вещества; она увеличивается также с введением в молекулу циклов или полярных групп. Вязкость разработанных суспензий и эмульсий линейно возрастает с увеличением относительного объема дисперсной фазы. Вязкость растворов и расплавов полимеров достигает 0,1 МПа*с, каучуков и резиновых смесей, битумов и асфальтов – 100 МПа*с.

 

Вследствие высокой чувствительности вязкость жидкостей к молекулярной массе и строению молекул ее измерения служат основой физико-химических методов анализа и контроля технологических процессов. Значения вязкой среды обусловливают мощность мешалок, насосов и т.п., оказывая влияние на скорость тепло- и массопереноса. Температурная зависимость вязкости – важнейшая характеристика нефтепродуктов, особенно смазочных материалов.
Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. Если вязкость падает при увеличении скорости, жидкость называется тиксотропной. Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение.
Большинство современных моторных масел - обладают свойством мультивязкости, и изготовлены с применением высокомолекулярных полимеров, называемыми модификаторами вязкости. Вязкость таких масел уменьшается с увеличением в скорости сдвига. Они называются «жидкостями, разжижающимися при сдвиге» (shear-thinning)становящимися тоньше сдвигом жидкостями(газами). Примерами других неньютоновских жидкостей являются краска для потолков, притирочная паста и «резиновый» цемент.
 

При течении жидкости в цилиндрическом канале из–за тормозящего действия вязкого сопротивления устанавливается распределение скоростей по радиусу канала: у стенки канала она равна нулю, а в центре максимальна. При ламинарном течении ньютоновской жидкости профиль скоростей оказывается параболическим (рис. 2), и вязкость выражается через перепад давления Δр, требуемый для создания определенного объемного расхода Q:

, где R–радиус, Z–длина канала.

Схема однородного сдвига (вязкого течения) слоя жидкости высотой h, заключенного между двумя твердыми пластинками, из которых нижняя (А) неподвижна, а верхняя (В) под действием тангенциальной силы F движется с постоянной скоростью v0; v (z) – зависимость скорости слоя от расстояния z до неподвижной пластинки