粘性——将前进的动能化作无序的热运动

 什么是粘性 

发生相对运动或有相对运动趋势时阻碍相对运动的作业一般称之为粘性。流体的粘性与相对运动速度的梯度成正比，在一定厚度的流动中，相对速度越大粘性越大。 

地面是有粘性的，我们要克服地面对箱子粘性产生的摩擦力才能推动箱子。

胶水是有粘性的，可以粘住我们的手指不让手指脱离胶水。

水是有粘性的，游泳时前进如此困难是因为水拥抱着我们的身体，不让身体滑向前方。

空气是有粘性的，跑步时，空气裹着身体不让我们前进用粘性拖住我们的脚步。

粘性作用只发生在有强相对运动的地方，飞机在空中飞过，空气是静止的，与快速前进的飞机，形成很强的相对运动，飞机表面粘住空气分子前进，空气分子偏要拖着飞机停下来，空气分子吸着飞机表面，高喊“不要走、不要走，留下了一起玩”，死活不撒手。

这就是“表面无滑移条件”，贴着表面的流体，运动速度与表面一致。 

飞机表面只好拽着空气分子前行，把一部分飞行的动能传给了空气带着少量的空气一起飞，同时扰乱了空气分子平静的生活带来附加的无序混乱，分子被搅合的加强了热运动，将飞机前行的动能转化为无序的热运动，这就是飞机的粘性摩擦损失。

如果空气没有粘性，飞机表面的空气分子不去粘飞机，你跑你的，我保持平静，不被吸引。这是“表面可滑移条件”，贴着表面的流体，可以不与表面以相同速度前行，无粘性就不会产生摩擦力，飞机可以在空中持续飞行也不用烧油了。 

气体对气体的相对流动，粘性又如何作用呢。例如一股气体射入大气中，犹如阅兵队伍的方队要从密集的人群中穿过。本来方队步调一致前进，没有任何内耗，外围人群里有要拍照的、有要握手的、有要问好的，方队外层很快就被人群拖住，靠近方队的人群也会跟着方队加快步伐，这个混杂层就是“剪切层”或者“掺混层”，其运动速度是中间速度，而且特别不稳定，说不准就会掀起小小的撞击、掺混、旋转，进一步冲击中间的方队。如果方队比较小，人群的粘性作用逐步渗入，走不出多远方队就会混入人群，不再成之为方队了。就如气体射流在粘性作用下被大气快速剪切、掺混，很快射流混入大气中不复存在。

高速气流射入静止的水中（我的仿真结果）

气体与水的相对运动，水的粘性更大，高速气流射入静止的水中，射流与水的掺混界面快速卷曲、扩大，射流很快与水混为一体，将前进的速度化为混乱的骚动，这就是粘性的力量。 

在流体的内部粘性同样扮演重要的角色，如果流动中产生了大大小小的漩涡，不能整齐划一地喊着一二一地齐步向前进，粘性天生要抵御相对运动，通过分子之间的吸引力，你拽着我、我拽着你，消耗集体的前进速度，在相对运动中将动能消耗为热能。

湍流消耗能量大，是在流体内部被卷起大大小小的层层漩涡，漩涡小到耗散涡的尺度，在极其小的空间充满不协调的运动，分子相互吸引、碰撞，运动进一步无序，将漩涡的动能完全化为内部温度的提升。 

任何相对运动都要付出代价，和你越亲密的外围环境，粘住你的力量越大。这些粘性会从外围扰乱到内部，逐步消化前进的动力，如果没有持续的推进，就会消耗殆尽，最后与外环境保持一致。

如果内部有了无数不统一的方向，粘性会将更多的分子粘连进来，相互牵制，相互冲击，将前进的动力化作无序的热运动。 

一个高效率的系统不能内部过热，能力应当用来加快前进速度，不要通过分子之间的粘性化作无序的热运动，虽然温度提高了，但是热闹总归是无用的浪费。 

不要忽视外围的粘性，他会在个体对个体的分子层面，从很薄的“剪切层”一点点发展到你的内部，只有不断补充能量提高中心地带的前进速度，才能不被外围的粘性蚕食。

如果您需要好懂、好用的流体专业知识，去看《我所理解的流体力学》王洪伟　著，国防工业出版社，我所梦想的教科书就长这样！

抱歉我这里只提供瞎说，不敢向你要打赏，有钱去买这本书吧。（老板，这里不卖书）

本文转自我的微信公共号“陆姐说”，   扫一扫