Повърхностно напрежение спрямо вискозитет
Вискозитетът и повърхностното напрежение са две много важни явления по отношение на механиката и статиката на течностите. Области като хидродинамика, аеродинамика и дори авиация са засегнати от последствията от тези явления. Жизненоважно е да имате солидни познания в тези явления, за да превъзхождате в такива области. Тази статия ще сравни вискозитета и повърхностното напрежение и ще представи разликите между двете.
Какво е повърхностно напрежение?
Разгледайте хомогенна течност. Всяка молекула в централните части на течността ще има точно същото количество сила, която да я дърпа на всяка страна. Околните молекули дърпат централната молекула равномерно във всяка посока. Сега помислете за повърхностна молекула. Върху него действат само сили спрямо течността. Адхезионните сили въздух-течност дори не са толкова силни, колкото кохезионните сили течност-течност. Следователно повърхностните молекули се привличат към центъра на течността, създавайки опакован слой от молекули. Този повърхностен слой от молекули действа като тънък филм върху течността. Ако вземем примера от реалния живот на water strider, той използва този тънък филм, за да се постави на повърхността на водата. Плъзга се върху този слой. Ако не е този слой, щеше да се удави веднага. Повърхностното напрежение се определя като силата, успоредна на повърхността, перпендикулярна на линия с единица дължина, начертана върху повърхността. Единиците за повърхностно напрежение са Nm-1 Повърхностното напрежение също се определя като енергия на единица площ. Това също дава на повърхностното напрежение нова единица Jm-2 Повърхностното напрежение, което възниква между две несмесващи се течности, е известно като междуфазово напрежение.
Какво е вискозитет?
Вискозитетът се определя като мярка за съпротивлението на флуид, който се деформира или от напрежение на срязване, или напрежение на опън. С по-често срещани думи, вискозитетът е "вътрешното триене" на течност. Нарича се също като дебелина на течност. Вискозитетът е просто триенето между два слоя течност, когато двата слоя се движат един спрямо друг. Сър Исак Нютон беше пионер в механиката на течностите. Той постулира, че за Нютоновата течност напрежението на срязване между слоевете е пропорционално на градиента на скоростта в посока, перпендикулярна на слоевете. Пропорционалната константа (фактор на пропорционалност), използвана тук, е вискозитетът на течността. Вискозитетът обикновено се обозначава с гръцката буква "µ". Вискозитетът на течността може да бъде измерен с помощта на вискозиметри и реометри. Единиците за вискозитет са паскал-секунди (или Nm-2s). Системата cgs използва единицата „поаз“, наречена на Жан Луи Мари Поазей за измерване на вискозитета. Вискозитетът на течност може също да бъде измерен чрез няколко експеримента. Вискозитетът на течността зависи от температурата. Вискозитетът намалява с повишаване на температурата.
τ=μ ∂u/∂y
Уравненията и моделите на вискозитета са много сложни за ненютонови течности.
Каква е разликата между повърхностното напрежение и вискозитета?
• Повърхностното напрежение може да се разглежда като инцидент, който възниква в течности поради небалансираните междумолекулни сили, докато вискозитетът възниква поради сили върху движещи се молекули.
• Повърхностно напрежение присъства както в движещи се, така и в неподвижни течности, но вискозитетът се появява само в движещи се течности.
