Ytspänning mot viskositet
Viskositet och ytspänning är två mycket viktiga fenomen beträffande vätskans mekanik och statik. Fält som hydrodynamik, aerodynamik och till och med luftfart påverkas av konsekvenserna av dessa fenomen. Det är viktigt att ha en god kunskap inom dessa fenomen för att utmärka sig inom sådana områden. Denna artikel kommer att jämföra viskositet och ytspänning och presentera skillnaderna mellan de två.
Vad är Ytspänning?
Tänk på en homogen vätska. Varje molekyl i centrala delar av vätskan kommer att ha exakt samma mängd kraft som drar den till varje sida. De omgivande molekylerna drar den centrala molekylen enhetligt i alla riktningar. Tänk nu på en ytmolekyl. Den har bara krafter som verkar mot vätskan. Luft - vätskehäftande krafter är inte ens så starka som vätske - vätske sammanhängande krafter. Därför lockas ytmolekylerna mot vätskans centrum och skapar ett packat lager av molekyler. Detta ytskikt av molekyler fungerar som en tunn film på vätskan. Om vi tar det riktiga exemplet på vattenstriderna använder den den här tunna filmen för att placera sig på vattenytan. Det glider på detta lager. Om det inte är för detta lager skulle det drunkna omedelbart. Ytspänning definieras som den kraft som är parallell med ytan vinkelrätt mot en enhetslängdslinje ritad på ytan. Enheterna för ytspänning är Nm-1. Ytspänning definieras också som energi per ytenhet. Detta ger också ytspänningen en ny enhet Jm -2. Ytspänning, som uppträder mellan två oblandbara vätskor, är känd som gränsspänningen.
Vad är viskositet?
Viskositet definieras som ett mått på vätskans motstånd, som deformeras antingen av skjuvspänning eller dragspänning. I mer vanliga ord är viskositet den”inre friktionen” hos en vätska. Det kallas också tjockleken på en vätska. Viskositet är helt enkelt friktionen mellan två lager av en vätska när de två skikten rör sig relativt varandra. Sir Isaac Newton var en pionjär inom flytande mekanik. Han postulerade att för en newtonsk vätska är skjuvspänningen mellan skikten proportionell mot hastighetsgradienten i riktningen vinkelrätt mot skikten. Den proportionella konstant (proportionalitetsfaktor) som används här är vätskans viskositet. Viskositeten betecknas vanligtvis med den grekiska bokstaven "µ". En vätskas viskositet kan mätas med viskosimeter och reometrar. Enheterna med viskositet är Pascal-sekunder (eller Nm-2 s). Cgs-systemet använder enheten "poise" uppkallad efter Jean Louis Marie Poiseuille för att mäta viskositet. En vätskas viskositet kan också mätas genom flera experiment. Vätskans viskositet beror på temperaturen. Viskositeten minskar när temperaturen ökar.
τ = μ ∂u / ∂y
Viskositetsekvationer och modeller är mycket komplexa för icke-newtonska vätskor.
Vad är skillnaden mellan ytspänning och viskositet?
• Ytspänning kan betraktas som en incident som inträffar i vätskor på grund av de obalanserade intermolekylära krafterna, medan viskositet uppstår på grund av krafter på rörliga molekyler.
• Ytspänning finns i både rörliga och icke rörliga vätskor, men viskositet uppträder endast i rörliga vätskor.
