Вязкая жидкость — жидкость, обладающая внутренним трением, обусловленным взаимодействием между её молекулами. В отличие от идеальной (невязкой) жидкости, в вязкой жидкости при движении возникают напряжения сдвига, которые зависят от скорости деформации.
Вязкость — мера внутреннего трения жидкости, характеризующая её сопротивление перемещению одного слоя жидкости относительно другого. Величина вязкости обозначается η (или μ) и измеряется в паскалях-секундах (Па·с).
Основным уравнением, описывающим напряжения в вязкой жидкости, является закон Ньютона:
$$ \tau = \eta \frac{du}{dy} $$
где τ — касательное напряжение (напряжение сдвига), η — динамическая вязкость, $\frac{du}{dy}$ — градиент скорости в направлении, перпендикулярном движению (скорость сдвига).
Этот закон показывает, что напряжение пропорционально скорости сдвига, то есть чем больше разница скоростей между соседними слоями, тем выше напряжение.
$$ \nu = \frac{\eta}{\rho} $$
Измеряется в м2/с и используется для описания течения жидкости.
В реальных течениях жидкости в трубах и каналах внутреннее трение проявляется как сопротивление движению, вызывающее падение давления и потери энергии. Вязкость определяет режим течения — ламинарный или турбулентный.
Для описания движения вязкой жидкости используется система уравнений Навье-Стокса, которая включает в себя учёт вязких напряжений:
$$ \rho \left( \frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t} + (\mathbf{u} \cdot \nabla)\mathbf{u} \right) = -\nabla p + \eta \nabla^2 \mathbf{u} + \mathbf{f} $$
где u — вектор скорости, p — давление, f — внешние силы (например, сила тяжести).
Уравнение связывает изменение скорости жидкости с градиентами давления и вязкими силами, отражая комплексный характер течения.
При движении жидкостей с интерфейсами (например, капли, пленки) вязкость влияет на форму и устойчивость поверхности, а взаимодействие с поверхностным натяжением определяет динамику процессов деформации и разделения фаз.
Таким образом, процессы кипения и конденсации тесно связаны с фазовыми переходами и теплообменом, а напряжения в вязкой жидкости отражают внутреннее сопротивление движению, что является фундаментальным для понимания поведения реальных жидкостей и газов.