Felületi feszültség vs viszkozitás
A viszkozitás és a felületi feszültség két nagyon fontos jelenség a folyadékok mechanikája és statikája szempontjából. Az olyan területeket, mint a hidrodinamika, az aerodinamika, sőt a repülés is befolyásolja e jelenségek következményei. Létfontosságú, hogy megfelelő ismeretekkel rendelkezzen ezekben a jelenségekben, hogy kiválóan teljesítsenek az ilyen területeken. Ez a cikk összehasonlítja a viszkozitást és a felületi feszültséget, és bemutatja a kettő közötti különbségeket.
Mi a felületi feszültség?
Vegyünk egy homogén folyadékot. A folyadék központi részeiben lévő minden molekulának pontosan ugyanolyan ereje lesz, amely minden oldalra meghúzza. A környező molekulák minden irányban egyenletesen húzzák a központi molekulát. Most vegyünk egy felületi molekulát. Csak a folyadék felé hat rá ható erők. A levegő-folyadék tapadóerők még közel sem olyan erősek, mint a folyadék-folyadék összetartó erők. Ezért a felületi molekulák vonzódnak a folyadék középpontja felé, és tömör molekularéteget hoznak létre. Ez a molekulák felületi rétege vékony filmként működik a folyadékon. Ha a vízi sztrájk valós példáját vesszük, akkor ezt a vékony filmet használja arra, hogy a víz felszínére helyezze magát. Ezen a rétegen csúszik. Ha nincs ez a réteg, azonnal megfulladna. A felületi feszültséget a felülettel párhuzamos erő határozza meg, amely merőleges a felületre rajzolt egységnyi hosszúságú vonalra. A felületi feszültség mértékegysége Nm-1. A felületi feszültséget a területegységre eső energiaként is meghatározzuk. Ez új felületi feszültséget is ad a Jm -2 egységnek. A két nem elegyedő folyadék között fellépő felületi feszültséget interfaciális feszültségnek nevezzük.
Mi a viszkozitás?
A viszkozitást egy folyadék ellenállásának mértékeként határozzák meg, amelyet nyírófeszültség vagy húzófeszültség deformál. Gyakoribb szavakkal a viszkozitás a folyadék „belső súrlódása”. Folyadék vastagságának is nevezik. A viszkozitás egyszerűen egy folyadék két rétege közötti súrlódás, amikor a két réteg egymáshoz képest elmozdul. Sir Isaac Newton úttörő volt a folyadékmechanikában. Azt feltételezte, hogy egy newtoni folyadék esetében a rétegek közötti nyírófeszültség arányos a sebesség gradiensével a rétegekre merőleges irányban. Az itt alkalmazott arányos állandó (arányossági tényező) a folyadék viszkozitása. A viszkozitást általában görög „µ” betűvel jelöljük. A folyadék viszkozitását viszkoziméterekkel és reométerekkel lehet mérni. A viszkozitás mértékegysége Pascal-másodperc (vagy Nm-2 s). A cgs rendszer a Jean Louis Marie Poiseuille nevét viselő egységet használja a viszkozitás mérésére. A folyadék viszkozitása több kísérlettel is mérhető. A folyadék viszkozitása a hőmérséklettől függ. A viszkozitás a hőmérséklet növekedésével csökken.
τ = μ ∂u / ∂y
A viszkozitásegyenletek és modellek nagyon összetettek a nem newtoni folyadékok esetében.
Mi a különbség a felületi feszültség és a viszkozitás között?
• A felületi feszültség olyan eseménynek tekinthető, amely folyadékokban fordul elő a kiegyensúlyozatlan intermolekuláris erők miatt, míg a viszkozitás a mozgó molekulákra ható erők miatt következik be.
• A felületi feszültség mozgó és nem mozgó folyadékokban egyaránt jelen van, de a viszkozitás csak mozgó folyadékokban jelenik meg.
