Вторая вязкость проявляется в тех процессах, которые сопровождаются быстрым изменением объема (плотности) жидкости. При сжатии или расширении, как и при всяком другом быстром изменении состояния, в жидкости нарушается термодинамическое равновесие, в связи с чем в ней начинаются процессы, стремящиеся восстановить это равновесие. Обычно эти процессы быстры (т.е. их время релаксации мало) настолько, что восстановление равновесия успевает практически полностью следовать за ходом изменения объема, если только скорость этого изменения не слишком велика. В случае быстрых процессов сжатия (например, при распространении ультразвука в сплошной среде) возникают дополнительные нормальные динамические напряжения, обусловленные необратимыми процессами перехода к новому равновесному состоянию, сопровождающимися повышением энтропии, т.е. частичной диссипацией энергии. Механизм этой неравновесности на молекулярном уровне — неравномерность распределения энергии между поступательными и вращательными + колебательными степенями свободы молекул в процессе сжатия вещества. Первые определяют величины давления, развивающегося при сжатии, а вторые (совместно с первыми) ответственны за внутреннюю энергию, поэтому при сжатии среды за счет преобладающего во времени насыщения поступательных степеней свободы развивается большее давление по сравнению с соответствующей равновесной величиной.
Существуют случаи, когда время релаксации процессов установления равновесия в теле велико, т.е. эти процессы протекают достаточно медленно. В частности, при сжатии смеси химически реагирующих веществ для каждого термодинамического состояния характерно свое химическое равновесие. При сжатии смеси равновесие нарушится, и начнется реакция, в результате которой концентрации реагирующих веществ будут стремится к новому равновесному значению. Если скорость химической реакции не слишком велика, то установление равновесия происходит сравнительно медленно и не будет поспевать за процессом сжатия. Поскольку эти процессы установления равновесия являются необратимыми, они также сопровождаются возрастанием энтропии и, следовательно, диссипацией энергии.
предыдущаяследующая