Povrchové napätie vs viskozita
Viskozita a povrchové napätie sú dva veľmi dôležité javy týkajúce sa mechaniky a statiky tekutín. Oblasti ako hydrodynamika, aerodynamika a dokonca aj letectvo sú ovplyvnené dôsledkami týchto javov. Na to, aby ste v týchto oblastiach vynikli, je nevyhnutné mať dobré znalosti o týchto javoch. Tento článok porovná viskozitu a povrchové napätie a predstaví rozdiely medzi nimi.
Čo je povrchové napätie?
Považujte za homogénnu kvapalinu. Každá molekula v centrálnych častiach kvapaliny bude mať presne rovnaké množstvo sily, ktorá ju ťahá na každú stranu. Okolité molekuly ťahajú centrálnu molekulu rovnomerne v každom smere. Teraz zvážte povrchovú molekulu. Pôsobia naň iba sily smerom k kvapaline. Lepiace sily vzduch – kvapalina nie sú ani zďaleka také silné ako kohézne sily kvapalina – kvapalina. Preto sú povrchové molekuly priťahované smerom k stredu kvapaliny, čím sa vytvára zbalená vrstva molekúl. Táto povrchová vrstva molekúl pôsobí na kvapalinu ako tenký film. Ak vezmeme skutočný príklad vodného stridera, používa tento tenký film na umiestnenie na hladinu vody. Na tejto vrstve sa posúva. Nebyť tejto vrstvy, okamžite by sa utopila. 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. To tiež dáva povrchovému napätiu novú jednotku Jm-2 Povrchové napätie, ktoré vzniká medzi dvoma nemiešateľnými kvapalinami, je známe ako medzipovrchové napätie.
Čo je viskozita?
Viskozita je definovaná ako miera odporu tekutiny, ktorá sa deformuje buď šmykovým napätím alebo ťahovým napätím. Všeobecnejšie povedané, viskozita je „vnútorné trenie“tekutiny. Označuje sa tiež ako hrúbka tekutiny. Viskozita je jednoducho trenie medzi dvoma vrstvami tekutiny, keď sa tieto dve vrstvy navzájom pohybujú. Sir Isaac Newton bol priekopníkom v mechanike 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 kvapaliny. Viskozita sa zvyčajne označuje gréckym písmenom „µ“. Viskozitu kvapaliny je možné merať pomocou viskozimetrov a reometrov. Jednotky viskozity sú Pascal-sekundy (alebo Nm-2s). Systém cgs používa na meranie viskozity jednotku „poise“pomenovanú po Jean Louis Marie Poiseuille. Viskozitu kvapaliny možno merať aj niekoľkými experimentmi. Viskozita kvapaliny závisí od teploty. Viskozita klesá so zvyšujúcou sa teplotou.
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 incident, ktorý sa vyskytuje v kvapalinách v dôsledku nevyvážených medzimolekulových síl, zatiaľ čo viskozita vzniká v dôsledku síl pôsobiacich na pohybujúce sa molekuly.
• Povrchové napätie je prítomné v pohybujúcich sa aj nehybných tekutinách, ale viskozita sa objavuje iba v pohybujúcich sa tekutinách.
