Rozdiel medzi povrchovým napätím a viskozitou

Povrchové napätie vs. viskozita

Viskozita a povrchové napätie sú dva veľmi dôležité javy týkajúce sa mechaniky a statiky tekutín. Dôsledky týchto javov ovplyvňujú také oblasti, ako je hydrodynamika, aerodynamika a dokonca aj letectvo. V týchto oblastiach je nevyhnutné mať dobré vedomosti o týchto javoch. Tento článok porovná viskozitu a povrchové napätie a uvedie rozdiely medzi nimi.

Čo je povrchové napätie?

Zvážte homogénnu tekutinu. Každá molekula v centrálnych častiach kvapaliny bude mať presne rovnaké množstvo sily, ktorá ju ťahá na každú stranu. Okolité molekuly ťahajú centrálnu molekulu jednotne vo všetkých smeroch. Teraz zvážte povrchovú molekulu. Má iba sily, ktoré na ňu pôsobia smerom k tekutine. Lepivé sily vzduch - kvapalina nie sú ani zďaleka také silné ako súdržné sily kvapalina - kvapalina. Preto sa povrchové molekuly priťahujú smerom do stredu kvapaliny, čím sa vytvára zabalená vrstva molekúl. Táto povrchová vrstva molekúl pôsobí ako tekutý film. Ak si vezmeme príklad vody, ktorý sa nachádza v reálnom živote, použije tento tenký film na umiestnenie na hladinu vody. Na tejto vrstve sa posúva. Ak to nie je pre túto vrstvu, okamžite by sa utopila. Povrchové napätie je definované ako sila rovnobežná s povrchom kolmou na čiaru jednotkovej dĺžky, ktorá je na povrchu nakreslená. Jednotkami povrchového napätia sú Nm^-1. Povrchové napätie je tiež definované ako energia na jednotku plochy. To tiež dáva povrchovému napätiu novú jednotku Jm^-2. Povrchové napätie, ktoré sa vyskytuje medzi dvoma nemiešateľnými tekutinami, sa nazýva medzifázové napätie.

Čo je viskozita?

Viskozita je definovaná ako miera odporu tekutiny, ktorá je deformovaná buď šmykovým napätím alebo ťahovým napätím. Bežnejšie povedané, viskozita je „vnútorné trenie“ tekutiny. Nazýva sa to aj hrúbka tekutiny. Viskozita je jednoducho trenie medzi dvoma vrstvami tekutiny, keď sa obe vrstvy pohybujú voči sebe. Sir Isaac Newton bol priekopníkom mechaniky tekutín. Predpokladal, že pre newtonovskú tekutinu je šmykové napätie medzi vrstvami úmerné gradientu rýchlosti v smere kolmom na vrstvy. Tu použitá proporcionálna konštanta (faktor proporcionality) je viskozita tekutiny. Viskozita sa zvyčajne označuje gréckym písmenom „µ“. Viskozita tekutiny sa môže merať pomocou viskozimetrov a reometrov. Jednotkami viskozity sú Pascal-sekundy (alebo Nm^-2y). Systém cgs používa na meranie viskozity jednotku „poise“ pomenovanú po Jean Louis Marie Poiseuille. Viskozita tekutiny sa môže tiež merať niekoľkými experimentmi. Viskozita kvapaliny závisí od teploty. Pri zvyšovaní teploty viskozita klesá.

τ = μ ∂u / ∂y

Viskozitné rovnice a modely sú pre nenewtonské kvapaliny veľmi zložité.