Lepkość kinematyczna jest podstawową właściwością fizyczną wszystkich mediów gazowych i ciekłych. Wskaźnik ten ma kluczowe znaczenie przy określaniu oporu poruszających się ciał stałych i obciążenia, którego one doświadczają. Jak wiecie, w naszym świecie każdy ruch odbywa się w środowisku powietrznym lub wodnym. W takim przypadku na poruszające się ciała działają zawsze siły, których wektor jest przeciwny do kierunku ruchu samych obiektów. W związku z tym, im większa lepkość kinematyczna ośrodka, tym większe obciążenie doświadczane przez ciało stałe. Jaka jest natura tej właściwości cieczy i gazów?
Lepkość kinematyczna, definiowana jako tarcie wewnętrzne, wynika z przenoszenia pędu cząsteczek substancji prostopadle do kierunku ruchu jej warstw z różnymi prędkościami. Na przykład w cieczach każda z jednostek strukturalnych (cząsteczka) jest otoczona ze wszystkich stron przez swoich najbliższych sąsiadów, znajdujących się w przybliżeniu w odległości równej ich średnicy. Każda cząsteczka oscyluje wokół tak zwanej pozycji równowagi, ale nabierając pędu od sąsiadów, wykonuje ostry skok w kierunku nowego środka oscylacji. W ciągu sekundy każda taka strukturalna jednostka materii ma czas na zmianę miejsca zamieszkania około stu milionów razy, wykonując skoki od jednego do setek tysięcy oscylacji. Oczywiście im silniejsze takie oddziaływanie molekularne, tym mniejsza będzie ruchliwość każdej jednostki strukturalnej i odpowiednio większa lepkość kinematyczna substancji.
Jeśli na którąkolwiek cząsteczkę działają stałe siły zewnętrzne z sąsiednich warstw, to w tym kierunku cząsteczka wykonuje więcej przemieszczeń w jednostce czasu niż w kierunku przeciwnym. Dlatego jego chaotyczna wędrówka zamienia się w uporządkowany ruch z określoną prędkością, zależną od działających na nią sił. Ta lepkość jest typowa na przykład dla olejów silnikowych. Nie bez znaczenia jest tutaj fakt, że siły zewnętrzne przyłożone do rozważanej cząstki działają na rodzaj rozpychania warstw, przez które przeciska się dana cząsteczka. Takie uderzenie ostatecznie zwiększa prędkość losowego ruchu termicznego cząstek, który nie zmienia się w czasie. Innymi słowy, ciecze charakteryzują się równomiernym przepływem, pomimo stałego wpływu wielokierunkowych sił zewnętrznych, ponieważ są one równoważone wewnętrznym oporem warstw materii, który właśnie określa współczynnik lepkości kinematycznej.
Wraz ze wzrostem temperatury mobilność cząsteczek zaczyna wzrastać, co prowadzi do pewnego zmniejszenia oporu warstw materii, ponieważ w każdej podgrzanej substancji powstają korzystniejsze warunki dla swobodnego przemieszczania się cząsteczek w kierunku zastosowanej siły. Można to porównać do tego, jak dużo łatwiej jest przecisnąć się przez losowo poruszający się tłum niż przez nieruchomy. Roztwory polimerów mają znaczący wskaźnik lepkości kinematycznej, mierzonej w sekundach stokesowskich lub pascalowych. Wynika to z obecności w ich strukturze długich sztywno związanych łańcuchów molekularnych. Jednak wraz ze wzrostem temperatury ich lepkość gwałtownie spada. Kiedy produkty z tworzywa sztucznego są prasowane, jego nitkowate, misternie splecione cząsteczki są wciskane w nową pozycję.
Lepkość gazów w temperaturze 20°C i ciśnieniu atmosferycznym 101,3 Pa jest rzędu 10-5Pas. Na przykład, lepkość kinematyczna powietrza, helu, tlenu i wodoru w takich warunkach będzie równa odpowiednio 1,8210-5; 1, 9610-5; 2, 0210-5; 0,8810-5 Pas. A płynny hel ma na ogół niesamowitą właściwość nadciekłości. Zjawisko to, odkryte przez akademika P. L. Kapitsa polega na tym, że ten metal w takim stanie skupienia prawie nie ma lepkości. Dla niego liczba ta wynosi prawie zero.
