Overfladespænding vs viskositet
Viskositet og overfladespænding er to meget vigtige fænomener med hensyn til mekanik og statik af væsker. Felter som hydrodynamik, aerodynamik og endda luftfart er påvirket af konsekvenserne af disse fænomener. Det er vigtigt at have en sund viden inden for disse fænomener for at udmærke sig på sådanne områder. Denne artikel vil sammenligne viskositet og overfladespænding og præsentere forskellene mellem de to.
Hvad er overfladespænding?
Overvej en homogen væske. Hvert molekyle i centrale dele af væsken vil have nøjagtig samme kraft, der trækker det til hver side. De omgivende molekyler trækker det centrale molekyle ensartet i alle retninger. Overvej nu et overflademolekyle. Det har kun kræfter, der virker på det mod væsken. Luft-flydende klæbende kræfter er ikke engang nær så stærke som væske-væske-sammenhængende kræfter. Derfor tiltrækkes overflademolekylerne mod væskens centrum og skaber et pakket lag af molekyler. Dette overfladelag af molekyler fungerer som en tynd film på væsken. Hvis vi tager det virkelige livs eksempel på vandstrideren, bruger den denne tynde film til at placere sig på overfladen af vandet. Det glider på dette lag. Hvis det ikke er for dette lag, drukner det med det samme. Overfladespænding defineres som den kraft, der er parallel med overfladen vinkelret på en enhedslængdelinie trukket på overfladen. Enhederne til overfladespænding er Nm-1. Overfladespænding defineres også som energi pr. Arealenhed. Dette giver også overfladespænding en ny enhed Jm -2. Overfladespænding, der opstår mellem to ublandbare væsker, er kendt som grænsefladespændingen.
Hvad er viskositet?
Viskositet defineres som et mål for modstanden af en væske, der deformeres af enten forskydningsspænding eller trækspænding. I mere almindelige ord er viskositet den "indre friktion" af en væske. Det kaldes også tykkelsen af en væske. Viskositet er simpelthen friktionen mellem to lag af en væske, når de to lag bevæger sig i forhold til hinanden. Sir Isaac Newton var en pioner inden for væskemekanik. Han postulerede, at forskydningsspændingen mellem lagene for en newtonsk væske er proportional med hastighedsgradienten i retningen vinkelret på lagene. Den anvendte proportionale konstant (proportionalitetsfaktor) er væskens viskositet. Viskositeten er normalt betegnet med det græske bogstav “µ”. Væskens viskositet kan måles ved hjælp af viskosimeter og reometre. Enhederne med viskositet er Pascal-sekunder (eller Nm-2 s). Cgs-systemet bruger enheden "poise" opkaldt efter Jean Louis Marie Poiseuille til at måle viskositet. Væskens viskositet kan også måles ved flere eksperimenter. Væskens viskositet afhænger af temperaturen. Viskositeten falder, når temperaturen stiger.
τ = μ ∂u / ∂y
Viskositetsligninger og modeller er meget komplekse for ikke-newtonske væsker.
Hvad er forskellen mellem overfladespænding og viskositet?
• Overfladespænding kan betragtes som en hændelse, der forekommer i væsker på grund af de ubalancerede intermolekylære kræfter, hvorimod viskositet opstår på grund af kræfter på bevægende molekyler.
• Overfladespænding er til stede i både bevægelige og ikke-bevægende væsker, men viskositet vises kun i bevægelige væsker.
