Atšķirība starp virsmas spraigumu un viskozitāti

Virsmas spriedze pret viskozitāti

Viskozitāte un virsmas spraigums ir divas ļoti svarīgas parādības attiecībā uz šķidrumu mehāniku un statiku. Šo parādību sekas ietekmē tādas jomas kā hidrodinamika, aerodinamika un pat aviācija. Ir svarīgi, lai būtu labas zināšanas par šīm parādībām, lai izceltos šādās jomās. Šajā rakstā tiks salīdzināta viskozitāte un virsmas spraigums un parādītas atšķirības starp abiem.

Kas ir virsmas spriedze?

Apsveriet viendabīgu šķidrumu. Katrai molekulai šķidruma centrālajās daļās būs tieši tāds pats spēka daudzums, kas to velk uz katru pusi. Apkārtējās molekulas vienmērīgi velk centrālo molekulu katrā virzienā. Tagad apsveriet virsmas molekulu. Tam ir tikai spēki, kas iedarbojas uz to pret šķidrumu. Gaisa un šķidruma līmējošie spēki nav pat tikpat spēcīgi kā šķidruma un šķidruma salīmēšanas spēki. Tāpēc virsmas molekulas piesaista šķidruma centra virzienā, izveidojot iesaiņotu molekulu slāni. Šis virsmas molekulu slānis šķidrumam darbojas kā plāna plēve. Ja mēs ņemam ūdens strider reālās dzīves piemēru, tas izmanto šo plānu plēvi, lai novietotu sevi uz ūdens virsmas. Tas slīd uz šī slāņa. Ja tas nav šim slānim, tas nekavējoties noslīks. Virsmas spraigumu definē kā spēku, kas ir paralēls virsmai un ir perpendikulārs vienības garuma līnijai, kas novilkta uz virsmas. Virsmas spraiguma vienības ir Nm^-1. Virsmas spraigumu definē arī kā enerģiju uz laukuma vienību. Tas arī virsmas spriegumam piešķir jaunu vienību Jm^-2. Virsmas spraigums, kas rodas starp diviem nesajaucamiem šķidrumiem, ir pazīstams kā interfeisa spriegums.

Kas ir viskozitāte?

Viskozitāte tiek definēta kā šķidruma pretestības mērs, kuru deformē vai nu bīdes, vai stiepes spriegums. Biežāk sakot, viskozitāte ir šķidruma “iekšējā berze”. To sauc arī par šķidruma biezumu. Viskozitāte ir vienkārši berze starp diviem šķidruma slāņiem, kad abi slāņi pārvietojas viens pret otru. Sers Īzaks Ņūtons bija šķidrumu mehānikas pionieris. Viņš postulēja, ka Ņūtona šķidrumam bīdes spriegums starp slāņiem ir proporcionāls ātruma gradientam virzienā, kas ir perpendikulārs slāņiem. Šeit izmantotā proporcionālā konstante (proporcionalitātes koeficients) ir šķidruma viskozitāte. Viskozitāti parasti apzīmē ar grieķu burtu “µ”. Šķidruma viskozitāti var izmērīt, izmantojot viskozimetrus un reometrus. Viskozitātes vienības ir Paskālas sekundes (vai Nm^-2s). Cgs sistēmā viskozitātes mērīšanai izmanto vienību “poise”, kas nosaukta pēc Jean Louis Marie Poiseuille. Šķidruma viskozitāti var izmērīt arī ar vairākiem eksperimentiem. Šķidruma viskozitāte ir atkarīga no temperatūras. Viskozitāte samazinās, palielinoties temperatūrai.

τ = μ ∂u / ∂y

Viskozitātes vienādojumi un modeļi ir ļoti sarežģīti šķidrumiem, kas nav Ņūtona.