Površinska napetost proti viskoznosti
Viskoznost in površinska napetost sta dva zelo pomembna pojava v zvezi z mehaniko in statiko tekočin. Posledice teh pojavov vplivajo na področja, kot so hidrodinamika, aerodinamika in celo letalstvo. Bistveno je imeti dobro znanje o teh pojavih, da bi se lahko izkazali na takšnih področjih. Ta članek bo primerjal viskoznost in površinsko napetost ter predstavil razlike med obema.
Kaj je površinska napetost?
Razmislite o homogeni tekočini. Vsaka molekula v osrednjih delih tekočine bo imela popolnoma enako silo, ki jo bo potegnila na vsako stran. Okoliške molekule vlečejo osrednjo molekulo enakomerno v vse smeri. Zdaj razmislite o površinski molekuli. Nanjo deluje le sila proti tekočini. Lepilne sile zrak - tekočina niti približno niso tako močne kot sile kohezije tekočina - tekočina. Zato se površinske molekule privlačijo proti središču tekočine, kar ustvarja polno plast molekul. Ta površinska plast molekul deluje kot tanek film na tekočino. Če vzamemo resnični primer vodnega pasu, se ta tanek film postavi na površino vode. Drsi po tej plasti. Če ne bi bila ta plast, bi se takoj utopila. Površinska napetost je definirana kot sila, vzporedna s površino, pravokotno na črto dolžine enote, narisano na površini. Enote površinske napetosti so Nm-1. Površinska napetost je opredeljena tudi kot energija na enoto površine. To daje tudi 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 merilo odpornosti tekočine, ki jo deformira bodisi strižna ali natezna napetost. Z bolj običajnimi besedami je viskoznost "notranje trenje" tekočine. To se imenuje tudi debelina tekočine. Viskoznost je preprosto trenje med dvema plastema tekočine, ko se plast premikata med seboj. Sir Isaac Newton je bil pionir v mehaniki tekočin. Predvideval je, da je pri newtonski tekočini strižna napetost med plastmi sorazmerna z gradientom hitrosti v smeri, pravokotni na plasti. Tu uporabljena sorazmerna konstanta (faktor sorazmernosti) je viskoznost tekočine. Viskoznost je običajno označena z grško črko "µ". Viskoznost tekočine lahko izmerimo z viskozimetri in reometri. Enote viskoznosti so paskalne sekunde (ali Nm-2 s). Sistem cgs za merjenje viskoznosti uporablja enoto "poise", imenovano po Jean Louis Marie Poiseuille. Viskoznost tekočine lahko izmerimo tudi z več poskusi. Viskoznost tekočine je odvisna od temperature. Viskoznost se z naraščanjem temperature zmanjšuje.
τ = μ ∂u / ∂y
Enačbe in modeli viskoznosti so za ne-newtonske tekočine zelo zapleteni.
Kakšna je razlika med površinsko napetostjo in viskoznostjo?
• Površinsko napetost lahko obravnavamo kot incident, ki se v tekočinah pojavi zaradi neuravnoteženih medmolekularnih sil, viskoznost pa zaradi sil na gibljive molekule.
• Površinska napetost je prisotna tako v tekočinah, ki se gibljejo kot tudi v gibanju, vendar se viskoznost pojavi le v tekočinah, ki se gibljejo.
