Tensiune de suprafață vs vâscozitate
Vâscozitatea și tensiunea superficială sunt două fenomene foarte importante în ceea ce privește mecanica și statica fluidelor. Domenii precum hidrodinamica, aerodinamica și chiar aviația sunt afectate de consecințele acestor fenomene. Este vital să aveți cunoștințe solide în aceste fenomene pentru a excela în astfel de domenii. Acest articol va compara vâscozitatea și tensiunea superficială și va prezenta diferențele dintre cele două.
Ce este tensiunea superficială?
Considerați un lichid omogen. Fiecare moleculă din părțile centrale ale lichidului va avea exact aceeași forță trăgând-o în fiecare parte. Moleculele din jur trag molecula centrală uniform în fiecare direcție. Acum luați în considerare o moleculă de suprafață. Are doar forțe care acționează asupra ei către lichid. Forțele adezive aer – lichid nu sunt nici măcar la fel de puternice ca forțele de coeziune lichid – lichid. Prin urmare, moleculele de suprafață sunt atrase spre centrul lichidului, creând un strat plin de molecule. Acest strat de suprafață de molecule acționează ca o peliculă subțire pe lichid. Dacă luăm exemplul din viața reală a striderului de apă, acesta folosește această peliculă subțire pentru a se plasa pe suprafața apei. Alunecă pe acest strat. Dacă nu este acest strat, ar fi înecat imediat. Tensiunea superficială este definită ca forța paralelă cu suprafața perpendiculară pe o linie de lungime unitară trasată pe suprafață. Unitățile de tensiune superficială sunt Nm-1 Tensiunea de suprafață este, de asemenea, definită ca energie pe unitate de suprafață. Acest lucru dă, de asemenea, tensiunii superficiale o nouă unitate Jm-2 Tensiunea de suprafață, care apare între două fluide nemiscibile, este cunoscută sub numele de tensiune interfacială.
Ce este vâscozitatea?
Vâscozitatea este definită ca o măsură a rezistenței unui fluid, care este deformat fie de efort de forfecare, fie de efort de tracțiune. În cuvinte mai comune, vâscozitatea este „frecarea internă” a unui fluid. Se mai numește și grosimea unui fluid. Vâscozitatea este pur și simplu frecarea dintre două straturi ale unui fluid atunci când cele două straturi se mișcă unul față de celăl alt. Sir Isaac Newton a fost un pionier în mecanica fluidelor. El a postulat că, pentru un fluid newtonian, efortul de forfecare dintre straturi este proporțional cu gradientul de viteză în direcția perpendiculară pe straturi. Constanta proporțională (factor de proporționalitate) utilizată aici este vâscozitatea fluidului. Vâscozitatea este de obicei indicată cu litera greacă „µ”. Vâscozitatea unui fluid poate fi măsurată folosind viscozimetre și reometre. Unitățile de vâscozitate sunt Pascal-secunde (sau Nm-2s). Sistemul cgs folosește unitatea „poise” numită după Jean Louis Marie Poiseuille pentru a măsura vâscozitatea. Vâscozitatea unui fluid poate fi măsurată și prin mai multe experimente. Vâscozitatea unui fluid depinde de temperatură. Vâscozitatea scade pe măsură ce temperatura crește.
τ=μ ∂u/∂y
Ecuațiile și modelele de vâscozitate sunt foarte complexe pentru fluidele non-newtoniene.
Care este diferența dintre tensiunea superficială și vâscozitate?
• Tensiunea superficială poate fi considerată ca un incident care apare în lichide din cauza forțelor intermoleculare dezechilibrate, în timp ce vâscozitatea apare datorită forțelor asupra moleculelor în mișcare.
• Tensiunea superficială este prezentă atât în fluidele în mișcare, cât și în cele nemișcate, dar vâscozitatea apare numai în fluidele în mișcare.
