Povrchové napätie vs viskozita
Viskozita a povrchové napätie sú dva veľmi dôležité javy týkajúce sa mechaniky a statiky tekutín. Následky týchto javov ovplyvňujú oblasti ako hydrodynamika, aerodynamika a dokonca aj letectvo. Je nevyhnutné mať dôkladné znalosti o týchto javoch, aby ste vynikli v týchto oblastiach. Tento článok porovnáva viskozitu a povrchové napätie a predstavuje rozdiely medzi nimi.
Čo je to povrchové napätie?
Zvážte homogénnu kvapalinu. Každá molekula v centrálnych častiach kvapaliny bude mať presne rovnaké množstvo sily, ktoré ju vytiahne na každú stranu. Okolité molekuly ťahajú centrálnu molekulu rovnomerne v každom smere. Teraz zvážte povrchovú molekulu. Má iba sily, ktoré na ňu pôsobia smerom k tekutine. Sily vzduch-kvapalina nie sú ani zďaleka také silné ako kohézne sily kvapalina-kvapalina. Preto sú povrchové molekuly priťahované smerom k stredu kvapaliny a vytvárajú tak zhlukovú vrstvu molekúl. Táto povrchová vrstva molekúl pôsobí ako tenký film na kvapalinu. Ak si vezmeme príklad vodného chodca zo skutočného života, použije tento tenký film na to, aby sa umiestnil na povrch vody. Na túto vrstvu sa posúva. Ak to nie je pre túto vrstvu, okamžite by sa utopilo. Povrchové napätie je definované ako sila rovnobežná s povrchom kolmá na čiaru jednotkovej dĺžky nakreslenú na povrchu. Jednotky povrchového napätia sú Nm-1. Povrchové napätie je tiež definované ako energia na jednotku plochy. Toto tiež dáva povrchovému napätiu novú jednotku Jm -2. Povrchové napätie, ktoré vzniká medzi dvoma nemiešateľnými tekutinami, je známe ako medzipovrchové napätie.
Čo je to viskozita?
Viskozita je definovaná ako miera odporu kvapaliny, ktorá sa deformuje šmykovým alebo ťahovým napätím. Častejšími slovami je viskozita „vnútorné trenie“kvapaliny. Tiež sa to nazýva hrúbka tekutiny. Viskozita je jednoducho trenie medzi dvoma vrstvami kvapaliny, keď sa tieto dve vrstvy pohybujú navzájom. Sir Isaac Newton bol priekopníkom v mechanike tekutín. Postuloval, že pre newtonovskú tekutinu je šmykové napätie medzi vrstvami úmerné rýchlostnému gradientu v smere kolmom na vrstvy. Tu použitá proporcionálna konštanta (faktor proporcionality) je viskozita kvapaliny. Viskozita sa obvykle označuje gréckym písmenom „µ“. Viskozitu kvapaliny je možné merať pomocou viskozimetrov a reometrov. Jednotky viskozity sú Pascal-sekundy (alebo Nm-2 s). Systém cgs používa na meranie viskozity jednotku „poise“pomenovanú po Jean Louis Marie Poiseuille. Viskozitu kvapaliny je možné merať aj niekoľkými experimentmi. Viskozita kvapaliny závisí od teploty. Viskozita klesá so zvyšovaním teploty.
τ = μ ∂u / ∂y
Viskozitné rovnice a modely sú pre nenewtonovské kvapaliny veľmi zložité.
Aký je rozdiel medzi povrchovým napätím a viskozitou?
• Povrchové napätie možno považovať za príhodu, ktorá nastáva v kvapalinách v dôsledku nevyvážených medzimolekulových síl, zatiaľ čo viskozita nastáva v dôsledku síl na pohybujúce sa molekuly.
• Povrchové napätie je prítomné v tekutinách pohybujúcich sa aj v nehybných tekutinách, ale viskozita sa objavuje iba v tekutinách pohybujúcich sa.
