В'язкість рідини або газу характеризує внутрішнє тертя, зумовлене міжмолекулярними взаємодіями.

Якщо газ знаходиться між двома рухомими площинами або рухається по трубі чи капілярі, то його можна розділити на шари з різними швидкостями руху. Газ набуває швидкості вздовж осі капіляра завдяки різниці тисків на його кінцях. Але шари, які знаходяться ближче до стінок капіляра, рухаються повільніше порівняно з більш центральними шарами, оскільки на них діє сила тертя з боку стінок. Таким чином, виникає параболічний розподіл швидкостей. Градієнт швидкості (вектор, напрямок якого співпадає з напрямком найбільшого зростання цієї фізичної величини, а модуль рівний частинній похідній величини по цьому напрямку) в будь-якій точці капіляра напрямлений в бік до його осі перпендикулярно до неї, при наближенні до осі його величина зменшується, а на самій осі він рівний нулю.

Внаслідок теплового хаотичного руху молекули газу різних шарів стикаються між собою та переміщаються в сусідні шари, переносячи т.ч. імпульс. Загальний імпульс кожного шару збільшується за рахунок переходу швидших молекул із сусіднього більш центрального шару, але водночас і зменшується за рахунок переходу повільніших молекул із сусіднього більш периферійного шару. Це спричиняє ефект сили тертя між шарами, яку і називають силою в’язкості. В'язкість – властивість, завдяки якій вирівнюються швидкості руху різних шарів газу.

Сила внутрішнього тертя виникає тоді, коли швидкість v направленого руху шарів газу різна, тобто існує градієнт швидкості направленого руху. Механізм її виникнення в газах такий. Молекула одночасно приймає участь у хаотичному русі з тепловою швидкістю u і в направленому русі із швидкістю v, різною для кожного шару, яка набагато менша теплової швидкості. За рахунок хаотичного теплового руху молекула переходить із одного шару в інший і переносить в новий шар імпульс направленого руху, характерний тому шару, де вона зазнала останнього зіткнення. При переході молекули в повільніший шар вона, за рахунок зіткнення з новими сусідніми молекулами, віддає їм частину свого імпульсу направленого руху, тим самим прискорюючи цей шар. І навпаки, потрапляючи у більш швидкий шар, молекула забирає частину імпульсу направленого руху його молекул, тобто виникає гальмівна сила в’язкості.

Розглянемо 2 сусідні шари газу, які рухаються із швидкостями v₁ і v₂, причому v₁>v₂, і між якими відбувається постійний обмін молекулами газу. При переході з шару 1 в шар 2 молекула газу масою m₀ збільшує його імпульс на величину m₀v₁, але водночас із шару 2 в шар 1 переходить молекула, виносячи з нього імпульс m₀v₂. Таким чином, зміна імпульсу шару 2 в результаті одноразового обміну молекулами із швидшим шаром 1 становить Δp₀ = m₀ (v₁ – v₂)= m₀ Δv >0. На таку ж величину імпульс шару 1 зменшиться.

Розглянемо деякий об’єм V (циліндр, основою якого є довільно вибрана площадка S на границі між шарами, а висота дорівнює середній відстані λ, яку пролітають молекули газу між зіткненнями, яка називається довжиною вільного пробігу). Можна вважати, що молекули, які знаходяться в цьому об’ємі, хаотично рухаються в 6-ти різних напрямках з однаковою ймовірністю, тоді в сусідній шар переходить 1/6 їх частина. Тому протягом часу Δt через площадку S пройде молекул і така ж кількість їх пройде у зворотному напрямку (u – швидкість теплового руху молекул, n – їх концентрація). Внаслідок цих переходів імпульс шару 2 збільшиться на величину , на таку ж величину імпульс шару 1 зменшиться.

Згідно ІІ закону Ньютона причиною зміни імпульсу є сила, причому імпульс сили FΔt дорівнює зміні імпульсу Δp шару. Ця сила – не що інше як сила тертя між сусідніми шарами або сила в’язкості. На повільніший шар вона діє в напрямку його руху, на швидший – у протилежному: .

Для спрощення викладу вважалось, що на границі між шарами швидкість змінюється стрибкоподібно, а в сусідній шар через площадку S проходять ті і тільки ті молекули, які зазнали останнього зіткнення в об’ємі V. Насправді ж швидкість в кожному шарі та на їх границі змінюється плавно, а до самої границі долітають не всі молекули об’єму V, які рухаються в бік площадки S, частина з них по дорозі стикається з іншими молекулами і змінює напрям руху, тому що відстань між зіткненнями – випадкова величина. Зате є молекули, які, не зазнавши зіткнення, долітають до площадки S з поза меж об’єму V, пролітаючи відстань більшу, ніж λ. Внесок у зміну імпульсу сусіднього шару молекула вкладає відповідний до швидкості направленого руху, характерного для тої відстані від площадки, на якій відбулось її останнє зіткнення (якщо вона, наприклад, летить із швидшого шару в повільніший, то з чим більшої відстані вона прилітає, тим більший імпульс вона привносить). Оскільки в середньому молекули прилітають з відстані λ, то їхня середня швидкість направленого руху, яку ми раніше позначили через v₁ для швидшого шару і через v₂ для повільнішого шару, дорівнює швидкостям, характерним саме цій відстані λ від площадки. Інакше кажучи, ми вияснили, які саме швидкості потрібно використовувати в формулах для зміни імпульсу, тобто Δv – різниця швидкостей на відстані 2λ, і тому , а сила тертя: . Ми отримали закон в’язкої течії Ньютона: , де – коефіцієнт динамічної в’язкості.

Коефіцієнт динамічної в’язкості – імпульс, який переноситься молекулами газу в сусідній шар через площадку одиночної площі за одиницю часу при градієнті швидкості 1 м/с на 1 м, [η]=Па•с.

Для визначення коефіцієнта динамічної в’язкості повітря при закритому верхньому кранові аспіратора відкривають нижній кран. Через витікання води тиск в балоні зменшиться і в нього через капіляр буде засмоктуватися повітря.

Швидкості руху шарів повітря на різних відстанях від осі капіляра будуть різними. Найбільша швидкість буде на осьовій лінії капіляра. Оскільки швидкості різні, то має місце сила внутрішнього тертя. На кінцях капіляра буде різниця тисків Δp (тиск на вході більший, на виході менший). Різниця тисків буде постійною, якщо встановиться ламінарна течія (така течія, при якій швидкості руху газу в напрямку, перпендикулярному до осі трубки, рівна нулю). Швидкість витікання води можна відрегулювати так, щоб течія була ламінарною, тобто покази манометра будуть постійними. Це означає, що різниця тисків повітря на кінцях капіляра є постійною:

Об’єм повітря, що протікає через капіляр за час t, рівний об’єму води, що витікає з нижнього крану аспіратора, і обчислюється за формулою Пуазейля:

З останньої рівності маємо:

(2)

Знаючи коефіцієнт динамічної в’язкості, можна визначити коефіцієнт кінематичної в’язкості:

(3)