Ytspänning vs viskositet
Viskositet och ytspänning är två mycket viktiga fenomen när det gäller vätskors mekanik och statik. Fält som hydrodynamik, aerodynamik och till och med flyg påverkas av konsekvenserna av dessa fenomen. Det är viktigt att ha en gedigen kunskap om dessa fenomen för att utmärka sig inom sådana områden. Den här artikeln 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 åt varje sida. De omgivande molekylerna drar den centrala molekylen jämnt åt alla håll. Tänk nu på en ytmolekyl. Den har bara krafter som verkar på den mot vätskan. Luft-vätskelimkrafterna är inte ens lika starka som de vätske-vätskekohesiva krafterna. Därför attraheras ytmolekylerna mot mitten av vätskan, vilket skapar ett packat lager av molekyler. Detta ytskikt av molekyler fungerar som en tunn film på vätskan. Om vi tar det verkliga exemplet med vattenstridaren, använder den denna tunna film för att placera sig på vattenytan. Den glider på det här lagret. Om det inte är för detta lager, skulle det drunkna omedelbart. Ytspänning definieras som kraften parallell med ytan vinkelrät mot en längdenhetslinje 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 uppstår mellan två oblandbara vätskor, är känd som gränsytspänningen.
Vad är viskositet?
Viskositet definieras som ett mått på motståndet hos en vätska, som deformeras av antingen skjuvspänning eller dragspänning. Med vanligare ord är viskositet den "inre friktionen" hos en vätska. Det kallas också för tjockleken på en vätska. Viskositet är helt enkelt friktionen mellan två lager av en vätska när de två lagren rör sig i förhållande till varandra. Sir Isaac Newton var en pionjär inom vätskemekanik. Han postulerade att för en newtonsk vätska är skjuvspänningen mellan skikten proportionell mot hastighetsgradienten i riktningen vinkelrät mot skikten. Den proportionella konstanten (proportionalitetsfaktorn) som används här är vätskans viskositet. Viskositeten betecknas vanligtvis med den grekiska bokstaven "µ". Viskositeten hos en vätska kan mätas med hjälp av viskometrar och reometrar. Viskositetsenheterna är Pascal-sekunder (eller Nm-2s). CGS-systemet använder enheten "poise" uppkallad efter Jean Louis Marie Poiseuille för att mäta viskositet. Viskositeten hos en vätska kan också mätas genom flera experiment. En vätskas 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 viskositeten uppstår på grund av krafter på rörliga molekyler.
• Ytspänning finns i både rörliga och icke-rörliga vätskor, men viskositeten uppträder endast i rörliga vätskor.
