МОЛЕКУЛАЛЫҚ ФИЗИКА ЖӘНЕ ТЕРМОДИНАМИКА

С
ұйықтың ішкі кедергісінің, яғни тұтқырлығының пайда болуы былай түсіндіріледі. Ойша алынған екі А және В пластинкаларының арасында сұйықтың жазық параллель қабаттары орналассын (1-сурет). Айталық, стрелкамен көрсетілген бағытта А пластинкасы төменгі В пластинкасына салыстырғанда жылдамдықпен қозғалсын. Сұйықты ойша өте жұқа қабаттарға бөлейік. А пластинкаға жақын орналасқан сұйықтың молекулалары оған жабысқандықтан пластинкамен ілесе, сондай жылдамдықпен қозғалады. Бұл молекулалар келесі жұқа қабаттағы молекулаларды ілестіре қозғалтады. Осы жағдай сұйықтың келесі қабаттарына қарай тарала береді. Ал, қозғалмайтын В пластинкасының маңдайындағы сұйықтың қабаттары салыстырмалы тыныштықта болады да, басқа қабаттары бір-бірімен салыстырғанда әр түрлі қозғалыста болады. Төменгі пластинкадан сұйық қабаттары алыс орналасқан сайын, олардың жылдамдықтары да арта түседі, осылай, сұйық қабаттары әр түрлі жылдамдықтармен қозғалады (1-суретте көрсетілгендей). Осыдан барып, жылдамырақ қозғалатын қабат жайырақ қозғалатын қабатты өзімен ілестіріп шапшандатады және керісінше, жайырақ қозғалатын қабат бөгет жасайды. Осылай пайда болған ішкі үйкеліс немесе сұйықтың тұтқырлығы ішкі үйкеліс күші арқылы сипатталады.

Сұйықтың тұтқырлығынан пайда болған ішкі үйкеліс күшінің шамасы, қабаттар арасындағы жылдамдықтар айырмасына және сол қабаттардың ара қашықтығына байланысты болады. Неғұрлым сұйық қабаттарының жылдамдықтары көп өзгерсе, соғұрлым тұтқырлық кедергі күшінің шамасы да арта түседі.

Жылдамдықтар шамаларының өзгерістерін сипаттау үшін сұйықтың екі қабатының ара қашықтығын жылдамдық бағытына нормаль бойынша у деп алып, сәйкес қабаттардың айырымын деп белгілейік.

Осы қатынасының у0 кезіндегі шегін жылдамдық градиенті деп атайды.

(1)
Яғни, қозғалыс бағытына перпендикуляр бойынша сұйықтың бір қабатынан екінші қабатына өткендегі жылдамдықтар айырмасының шапшандығын сипаттайтын шаманы жылдамдық градиенті деп атайды.

Ламинарлық ағыста (яғни құйынсыз ағын) ішкі үйкеліс күшінің модулі жылдамдық градиентіне прапорционал (Ньютон формуласы)

Ньютон формуласынан (3), егер жылдамдық градиенті бірге тең болса, онда бірлік беттік қабат ауданына әсер етеін ішкі үйкеліс күші, динамикалық тұтқырлық -ге тең болады. Бүкіл халықаралық жүйеде тұтқырлық бірлігі – Паскаль-секунд (Пас). Егер ламинарлық ағын кезінде жылдамдық градиентінің модулі 1м қашықтықта 1м/с өзгеріп, ал бірлік ауданға 1м² әсер ететін ішкі үйкеліс күшінің шамасы 1Н тең болса, онда ортаның динамикалық тұтқырлығы І Па.с тең болады.

Тұтқырлық температураға байланысты, бұл байланыстылық сұйықтар мен газдар үшін әртүрлі болады (сұйықтар үшін температура өскен сайын  азаяды, ал газдар үшін ол керісінше температура өссе  де өседі), яғни бұл жағдай ішкі үйкеліс механизмінің сұйықтар мен газдарда әр түрлі екендігін көрсетеді. Әсіресе, сұйық майлардың тұтқырлығы температураға қатты тәуелді. Мысалы, кастор майының температурасы 18°С - 40°С - ге көтерілгенде оның тұтқырлығы төрт есе азаяды.