Površinska napetost proti viskoznosti
Viskoznost in površinska napetost sta dva zelo pomembna pojava v zvezi z mehaniko in statiko tekočin. Področja, kot so hidrodinamika, aerodinamika in celo letalstvo, so prizadeta zaradi posledic teh pojavov. Bistvenega pomena je dobro poznavanje teh pojavov, če želite biti uspešni na teh področjih. Ta članek bo primerjal viskoznost in površinsko napetost ter predstavil razlike med njima.
Kaj je površinska napetost?
Razmislite o homogeni tekočini. Vsaka molekula v osrednjih delih tekočine bo imela popolnoma enako količino sile, ki jo bo vlekla na vsako stran. Okoliške molekule enakomerno vlečejo osrednjo molekulo v vse smeri. Zdaj razmislite o površinski molekuli. Nanj proti tekočini delujejo le sile. Adhezivne sile zrak – tekočina niso niti približno tako močne kot kohezijske sile med tekočino in tekočino. Zato se površinske molekule pritegnejo proti središču tekočine in ustvarijo strnjeno plast molekul. Ta površinska plast molekul deluje kot tanek film na tekočini. Če vzamemo resnični primer vodnega striderja, uporablja ta tanek film, da se postavi na gladino vode. Drsi po tej plasti. Če ne bi bilo te plasti, bi se takoj utopila. Površinska napetost je definirana kot sila, vzporedna s površino, pravokotno na črto enote dolžine, narisano na površini. Enote površinske napetosti so Nm-1 Površinska napetost je definirana tudi kot energija na enoto površine. To tudi daje površinski napetosti novo enoto Jm-2 Površinska napetost, ki se pojavi med dvema tekočinama, ki se ne mešata, je znana kot medfazna napetost.
Kaj je viskoznost?
Viskoznost je opredeljena kot mera upora tekočine, ki se deformira zaradi strižne ali natezne napetosti. Z bolj običajnimi besedami je viskoznost "notranje trenje" tekočine. Imenuje se tudi kot debelina tekočine. Viskoznost je preprosto trenje med dvema plastema tekočine, ko se plasti med seboj premikata. Sir Isaac Newton je bil pionir v mehaniki tekočin. Predpostavil je, da je za newtonsko tekočino strižna napetost med plastmi sorazmerna z gradientom hitrosti v smeri, ki je pravokotna na plasti. Tukaj uporabljena proporcionalna konstanta (faktor sorazmernosti) je viskoznost tekočine. Viskoznost običajno označujemo z grško črko "µ". Viskoznost tekočine lahko merimo z viskozimetri in reometri. Enote viskoznosti so Pascal-sekunde (ali Nm-2s). Sistem cgs za merjenje viskoznosti uporablja enoto "poise", imenovano po Jean Louis Marie Poiseuille. Viskoznost tekočine je mogoče izmeriti tudi z več poskusi. Viskoznost tekočine je odvisna od temperature. Z višanjem temperature se viskoznost zmanjšuje.
τ=μ ∂u/∂y
Enačbe in modeli viskoznosti so zelo zapleteni za ne-newtonske tekočine.
Kakšna je razlika med površinsko napetostjo in viskoznostjo?
• Površinsko napetost lahko obravnavamo kot incident, ki se pojavi v tekočinah zaradi neuravnoteženih medmolekularnih sil, medtem ko se viskoznost pojavi zaradi sil na premikajoče se molekule.
• Površinska napetost je prisotna v gibajočih se in negibajočih se tekočinah, viskoznost pa se pojavi samo v gibajočih se tekočinah.
