The nature of the kinematic shear viscosity in associated (water and aqueous solutions of electrolytes) and strongly associated (alcohols) liquids has been studied. The behavior of the kinematic shear viscosity is shown to be governed by orientational correlations and the translational motion of molecules, which is characteristic of argon. The former mechanism dominates in the supercooled area and in normal states close to the triple point. The latter one is responsible for the viscosity at higher temperatures. The characteristic temperature 𝑡𝐻 separating those areas is found to be close to the triple point in the case of water and electrolyte aqueous solutions, and to the critical point in the case of ethanol. The agreement with experimental data is quite satisfactory. K e y w o r d s: viscosity, water, ethanol.
In this paper, two theses are substantiated. (i) The viscosity of liquids in the larger part of the temperature interval, where this phase state exists, is governed by frictional effects between the molecular layers that move relative to one another. (ii) Argon and water at temperatures TH < T < TC (TH ≈ 315 K and TC is the corresponding critical temperature) have kinetic coefficients belonging to the same class of similarity. This is so because the behavior of the shear viscosity in water is driven by the averaged interaction potential between the molecules. On the basis of the similarity principle applied to the corresponding states of water and argon, the self-diffusion and shear viscosity coefficients of water are calculated. The inadequacy of activation mechanisms responsible for the formation of the viscosity and self-diffusion processes in water and most low-molecular liquids is discussed.
СТУПIНЬ ДИМЕРИЗАЦIЇ, ЕФЕКТИВНА ПОЛЯРИЗОВНIСТЬ МОЛЕКУЛ I ТЕПЛОЄМНIСТЬ НАСИЧЕНОЇ ВОДЯНОЇ ПАРИ УДК 538.9, 546.3 Робота присвячена дослiдженню властивостей водяної пари. Основна увага зосередже-на на фiзичнiй природi її ефективної поляризовностi та теплоємностi при постiйно-му об'ємi. Встановлено, що специфiчнi температурнi залежностi цих характеристик зумовленi головним чином тепловими коливаннями димерiв води. У зв'язку з цим ви-значено нормальнi координати для коливань димера. Детально дослiдженi коливання дипольних моментiв димерiв та розглянуто їх внесок у дiелектричну проникнiсть во-дяної пари. Також враховано внесок мiжчастинкової взаємодiї до теплоємностi водяної пари. Аналiзуючи поведiнку ефективної поляризовностi та теплоємностi, визначено температурну залежнiсть концентрацiї димерiв вздовж лiнiї спiвiснування рiдина-пара. Помiтна димеризацiя в насиченiй водянiй парi вiдбувається лише за темпера-тури / c > 0,8 (де c -критична температура). Важливо зазначити, що успiшне вiдтворення ефективної поляризовностi та теплоємностi може служити хорошим випробуванням для правильного опису концентрацiї димерiв в рiзних пiдходах. К л ю ч о в i с л о в а: насичена водяна пара, ефективна поляризовнiсть, теплоємнiсть при постiйному об'ємi. ВступIснує багато робiт [1-9], присвячених димеризацiї водяної пари. Автори використовують рiзнi методи для дослiдження: 1) визначення концентрацiї ди-мерiв d за допомогою другого вiрiального коефiцi-єнта [10][11][12]; 2) прямий розрахунок [13][14][15], що ви-магає знання коливальних i обертальних спектрiв збуджень димерiв; 3) визначення концентрацiї за допомогою дослiдження теплопровiдностi водяної пари. На жаль, результати суттєво вiдрiзняються один вiд одного.З цього випливає, що аналiз нових властивостей водяної пари може допомогти нам вибрати пра-вильнi значення d . Ми вважаємо, що серед них є такi важливi властивостi, як 1) ефективна поля-ризовнiсть на одну молекулу, 2) теплоємнiсть при постiйному об'ємi на одну молекулу. У зв'язку з цим ми хотiли б вiдзначити таке.Ефективна поляризовнiсть молекул води визна-чається стандартним рiвнянням:де W i -чисельна i масова густина водяної па-ри. Поблизу iз потрiйною точкою водяна пара пра-ктично не димеризується, i його ефективна поля-ризовнiсть зводиться доде e -поляризовнiсть електронної оболонки мо-лекули води,-внесок, зумовлений дипольним моментом iзольо-ваної молекули води. Аналiз температурної зале-жностi eff насиченої водяної пари [15] показує, що починаючи з ≥ 0,7, спостерiгаємо суттєвi вiд-хилення вiд (2). При цьому, вiдповiднi вiдхилення збiльшуються з температурою. Зрозумiло, що за-гальна структура eff складна. Якщо ми iгноруємо тепловi збудження димерiв, отримуємо:e − e )+ d (-внески у ефективну поля-ризовнiсть, викликанi електронною оболонкою та
The kinematic shear viscosity of aqueous electrolyte solutions has been studied. The temperature dependence of this parameter is shown to be described by an exponential formula at < and a formula of the argon-like type at > , where is the temperature of the dipole ordering, in the whole considered concentration interval. Main attention is focused on the peculiarities in the temperature and concentration dependences of the shear viscosity in the argon-like interval. It is shown that the root-like concentration dependence can appear, only if the Debye theory of dilute electrolyte solutions is applicable. Beyond its validity domain, the series expansion of the kinematic shear viscosity in the concentration parameter should have an analytical character. The latter behavior is inherent in the concentration dependence of the shear viscosity in the majority of experiments. The error of reproducing the experimental data did not exceed the experimental one, i.e. it was smaller than 4-5%.K e y w o r d s: aqueous electrolyte solutions, kinematic shear viscosity, temperature dependence, concentration dependence.
В роботi дослiджується прояв колективних складових теплового руху “частинок” (молекул та iонiв) у поведiнцi їх ефективних радiусiв. Встановлено конкретний вигляд температурної залежностi ефективних радiусiв молекул та iонiв. Демонструється їх добре узгодження з гiдродинамiчними радiусами, що визначаються за формулою Айнштайна–Стокса. Звертається увага на вiдмiнностi мiж значеннями радiусiв частинок, що використовуються для опису термодинамiчних та кiнетичних властивостей рiдин.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.