每天1个科学小知识|层流与紊流的区别是什么每天1个科学小知识

每天1个科学小知识，培养孩子的科学素养。
经常炒菜的朋友应该都有这样的体验：用油壶往锅里倒油时，油嘴出来的油就像是一根浅黄色的玻璃柱子，绵柔，细腻，要不是锅底的出卖，还真像根透明的玻璃柱。
这感觉像极了某句广告：某某巧克力，纵享丝滑……
与之相似的还有一个场景：装满水的气球，设法在其表面戳个小洞，喷出来的水柱像极了一根冰棍静止在空中。为什么会这样呢？水流不应该是流动的吗？
今天的实验也许能为你揭晓答案。
实验目的
认知层流与紊流是流体的两种流动状态。
实验所需材料
玻璃碗、气球、胶带、工字钉

文章图片
实验操作步骤
1.借助水龙头将气球灌水至篮球般大小。

文章图片
2.将灌水后的气球放进碗中，使其固定下来。

文章图片
3.将胶带贴在气球表面，中间留一小块不要贴。

文章图片

文章图片
4.把气球移至开阔地带，并用工字钉刺破胶带中间的小方块。

文章图片
现象及原理分析
通过上面的实验我们发现：扎个小洞后的水气球瞬间喷出了水柱，在靠近气球表面一端的水柱如同静止一般，只有在靠近末端的水流才可见明显的流动。

文章图片
若不是用玻璃棒对水柱加以扰动，还真的很难分辨出这水是不是在流动。

文章图片
像冰棍一样的水流
为什么会出现这种神奇的现象呢？原来，这是液体的层流现象。液体质点做有条不紊的运动、互不混合的流动形态称之为层流。层流是流体的一种流动状态，多见于流速较小时。靠近气球表面的水柱流速较小，流体沿着水流的平行方向做平滑直线运动，故水柱出现层流状态，一眼看过去给人一种水柱静止的假象。
再唠5毛钱的科普
与层流相对应的是紊流，层流与紊流是由于液体存在粘滞性而具有的两种流动状态。
何为层流与紊流？
层流是流体分子间彼此平行的分层流动，互不干扰与混杂，流体分子以非常精确的方式按照前一个分子的轨迹运动。
紊流是各流体分子间相互混合掺杂，不仅有沿着主流方向的运动，还有垂直于主流方向的运动。
当流体的流速很小时，流体分层流动，各流体分子呈你追我赶之势，此时为层流；当流速逐渐增大时，流体的流线出现波浪式的摆动，摆动频率及振幅随着流速增加而增加，此时称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清晰可辨，流场中出现很多小漩涡，此时的流动状态称为紊流，也称湍流。
如何区分流动状态？
用雷诺数来判别。
雷诺数是流体力学中表征粘性影响的相似准则数，为纪念雷诺而命名，记为Re 。雷诺数物理上表示惯性力和粘性力量级的比。
根据雷诺实验，流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5 。当雷诺数Re<2320时，流体的流动状态为层流；当雷诺数Re>4000时，流体的流动状态为紊流；当雷诺数Re=2300-4000时，流体的流动状态为过渡状态。