流體粘性的微觀物理意義是什麼？

01-05

流體粘性在微觀上是分子熱運動導致的還是分子間作用力導致的？

微觀上的直觀解釋 @朱輝的答案里已經寫得很清楚了，俺就簡單粗暴地上公式來作為佐證吧。

統計物理里有個Green-Kubo 公式，大概意思是通過對各種時間關聯函數積分，可以得到各種線性輸運係數，黏度自然也不例外，對於shear viscosity, 其對應的Green-kubo 式子是

$eta = frac{V}{k_B T} int_0^{infty} dt langle sigma_{alpha eta }(0) sigma_{alpha eta }(t) angle$

其中 $sigma_{alpha eta }$ 是stress tensor, 其表達式為

$sigma_{alpha eta } = frac{1}{V}[sum_i m_i v_{ialpha} v_{ieta} + sum_i r_i v_{ialpha} f_{ieta}]$

stress tensor第一項為平動的貢獻，第二項則為粒子間相互作用的貢獻。既然stress tensor中既包含粒子速度又包含粒子受力，那麼黏度自然和熱運動以及相互作用都有關係啰。

兩層不同速度的流體分子之間的擴散（產生動量交換）程度

我手頭正好有一本《粘性流體力學》。

首先實名指出@小明兒的回答跑偏了。他的回答無法解釋空氣中都是小分子，但是也有粘性。

用最粗糙的氣體動理論來解釋，流體的粘性就來自於分子之間的「碰撞」。由於碰撞導致了動量的交換，從而使得相鄰的流體之間表現出宏觀速度逐漸接近的過程，這就是粘性。具體的物理圖像可以參見高中物理教材中小球碰撞的動量守恆、能量守恆分析。

所以，回到題主的問題，應該這樣總結：由於分子熱運動導致了分子之間發生了近距離相互作用，進而表現出了流體的粘性。

從物理概念上來講,粘性是相鄰流體之間動量交換過程的體現,下面有幾位答主已經提到,只是側重不同。微觀上看,根據流體性質的不同,導致流體分子間動量交換的方式也會不同。固體分子相對其固定位置振動,動量交換主要通過相鄰分子間相互作用力;氣體分子作無規則熱運動,動量交換以非緊鄰分子間相互碰撞方式為主;液體分子間的動量交換則介於這兩者之間,兩種方式都可以有。

不錯的問題。

實際流體流動時流體分子之間產生摩擦力的特性稱為黏性。黏性越大的流體，其流動性越差，流動阻力越大。衡量流體黏性大小的物理量稱為黏度。通俗的講，就是長鏈的大分子和另外一條長鏈的大分子在糾纏。

所以對於高分子而言，流體粘度的研究非常有意義，現在都用數學統計的方法去研究。

補充理解：

浙大鄭強（一高分子教授）講過，拉大維度，用十萬年的尺度來看，岩石都是有粘度的。所以個人看法，對於一些最基礎的定義，了解越詳細，越透徹，對將來的幫助越大。而且，粘度和溫度的關係極大，看看熔岩，就知道岩石也是有粘度的主兒。

固體粘性不太了解。

液體的粘性認為是分子間吸引力排斥力引起的動量輸運。

氣體的認為是分子間的碰撞導致的動量輸運。氣體當中的湍流粘性，則通常認為是分子團之間的動量輸運。比層流看的尺度大了點。

這種問題，教科書里寫的很詳細呀。

朱克勤老師的《粘性流體力學》第6頁第7頁，整整兩頁都在講流體粘性的微觀機理。

簡單說來就是由於流體間存在速度梯度。只要流體在宏觀上流體內部存在相對運動，則粘性力存在, 微觀的解釋就是分子間的相互作用（動量交換 for gas 還是內聚力 for liquid）.流體在宏觀上流體內部不存在相對運動，則雖然粘性特性存在，但粘性力存在，微觀的解釋是分子從統計上來說不存在相互作用。