Τα ρευστά, τόσο τα υγρά όσο και τα αέρια υλικά διαφορετικών τύπων, έχουν διαφορετικά επίπεδα ιξώδους. Το ιξώδες είναι η τριβή μεταξύ των μορίων που αποτελούν ένα ρευστό. Έτσι, τα μόρια σχηματίζουν τριβή ρευστού όταν το ρευστό ρέει. Στα υγρά, το ιξώδες προκαλείται από δυνάμεις συνοχής (ελκτικές δυνάμεις μεταξύ παρόμοιων μορίων). Ενώ στα αέρια υλικά, το ιξώδες προκαλείται από συγκρούσεις μεταξύ μορίων.
Το υγρό ρευστό ρέει πιο εύκολα, για παράδειγμα, το νερό. Αντίθετα, το παχύρρευστο ρευστό ρέει πιο δύσκολα, για παράδειγμα, το λιπαντικό. Μπορείτε να το αποδείξετε ρίχνοντας νερό και λιπαντικό σε μια κεκλιμένη επιφάνεια. Το νερό ρέει πιο γρήγορα από το λάδι. Το επίπεδο ιξώδους του ρευστού εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του υγρού, τόσο λιγότερο ιξώδες είναι το υγρό. Για παράδειγμα, όταν μια μητέρα τηγανίζει ψάρι στην κουζίνα, το μαγειρικό λάδι που αρχικά πήζει γίνεται πιο υγρό όταν θερμαίνεται. Αντίθετα, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία μιας αέριας ουσίας, τόσο πιο παχύρρευστη είναι η αέρια ουσία.
Συντελεστής ιξώδους
Το σύμβολο η συμβολίζει το ιξώδες του ρευστού (διαβάζεται: eta). η = συντελεστής ιξώδους. Έτσι, το επίπεδο ιξώδους του υγρού εκφράζεται από τον συντελεστή ιξώδους του ρευστού.
Ένα λεπτό στρώμα ρευστού τοποθετείται ανάμεσα σε 2 πλάκες. Η συνοχή είναι μια ελκτική δύναμη μεταξύ παρόμοιων μορίων, ενώ η προσκόλληση είναι μια δύναμη έλξης μεταξύ διαφορετικών μορίων. Οι δυνάμεις προσκόλλησης ασκούνται μεταξύ της πλάκας και του στρώματος ρευστού που είναι προσαρτημένο στην πλάκα (τα μόρια ρευστού και τα μόρια της πλάκας έλκονται μεταξύ τους). Εν τω μεταξύ, οι δυνάμεις συνοχής ασκούνται μεταξύ υγρών μεμβρανών (τα ρευστά έλκονται μεταξύ τους).
Αρχικά, η πλάκα και το στρώμα ρευστού βρίσκονται σε ηρεμία (σχήμα 1). Στη συνέχεια, η πλάκα στην κορυφή έλκεται προς τα δεξιά (σχήμα 2). Οι πλάκες στο κάτω μέρος δεν έλκονται (η κάτω πλάκα είναι σε ηρεμία). Το μέγεθος της δύναμης έλξης είναι διατεταγμένο έτσι ώστε η πλάκα στην κορυφή να μετατοπίζεται προς τα δεξιά με σταθερή ταχύτητα (v σταθερά). Επειδή υπάρχει μια δύναμη πρόσφυσης που ασκείται μεταξύ της άκρης της πλάκας και του τμήματος του ρευστού που είναι προσαρτημένο στην πλάκα, το ρευστό κάτω από την πλάκα μετατοπίζεται επίσης προς τα δεξιά. Επειδή υπάρχει μια δύναμη συνοχής μεταξύ των μορίων ρευστού, το ρευστό που κινείται προς τα δεξιά έλκει το ρευστό που βρίσκεται στο κάτω μέρος.
Το μέρος του υγρού που βρίσκεται στην κορυφή τραβάει το υγρό στο κάτω μέρος για να μετατοπιστεί προς τα δεξιά,
ενώ το μέρος του ρευστού στο κάτω μέρος συγκρατεί το ρευστό από πάνω, επομένως ο ρυθμός του ρευστού ποικίλλει. Το μέρος του ρευστού που βρίσκεται στην κορυφή κινείται με μεγαλύτερο (v) ρυθμό, το ρευστό στο κάτω μέρος κινείται με μικρότερο v, και ούτω καθεξής. Έτσι, όσο χαμηλότερα είναι το v, τόσο μικρότερο. Με άλλα λόγια, η ταχύτητα του στρώματος ρευστού αλλάζει τακτικά από πάνω προς τα κάτω μέχρι το l.
Αλλαγές στην ταχύτητα του στρώματος ρευστού (v) διαιρούμενες με την απόσταση της αλλαγής (l) = v / l. Το V/l είναι γνωστό ως κλίση ταχύτητας. Οι πλάκες που βρίσκονται στην κορυφή μπορούν να κινηθούν επειδή υπάρχει μια δύναμη έλξης (F). Για ορισμένα ρευστά, η απαιτούμενη ποσότητα έλξης είναι άμεσα ανάλογη με την επιφάνεια του ρευστού που συνδέεται με την πλάκα (A), τον ρυθμό του ρευστού (v) και αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση l. Μαθηματικά, μπορεί να γραφτεί ως εξής:
Προηγουμένως, είχε εξηγηθεί ότι ένα αραιότερο ρευστό είναι συνήθως πιο εύκολο να ρέει, ενώ ένα παχύτερο ρευστό είναι πιο δύσκολο να ρέει. Ο συντελεστής ιξώδους εκφράζει το επίπεδο ιξώδους του ρευστού. Εάν το ρευστό είναι παχύτερο, η απαιτούμενη δύναμη εφελκυσμού είναι επίσης μεγαλύτερη. Σε αυτήν την περίπτωση, η δύναμη εφελκυσμού είναι άμεσα ανάλογη με τον συντελεστή ιξώδους. Μαθηματικά μπορεί να γραφτεί ως εξής:
η = συντελεστής ιξώδους, F = δύναμη, l = απόσταση, A = επιφάνεια, v = ταχύτητα, ∝ = σύγκριση
Η Μονάδα του Διεθνούς Συστήματος (SI) για τον συντελεστή ιξώδους είναι Ns/m 2 = Pa.s (πασκάλ δευτερόλεπτο). Η μονάδα CGS (εκατοστά γραμμάριο δευτερόλεπτο) για τον συντελεστή ιξώδους είναι dyn.s/cm 2 = poise (P). Το ιξώδες εκφράζεται επίσης συχνά σε centipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Η μονάδα poise χρησιμοποιείται προς τιμήν ενός Γάλλου επιστήμονα, του Jean Louis Marie Poiseuille (διαβάζεται: pwa-zoo-yuh).
1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10 -1 Ns/ m2
