سیالات، چه مایع و چه گاز، از انواع مختلف، سطوح ویسکوزیته متفاوتی دارند. ویسکوزیته اصطکاک بین مولکولهای تشکیلدهنده یک سیال است. بنابراین، مولکولها هنگام جریان سیال، اصطکاک سیال را تشکیل میدهند. در مایعات، ویسکوزیته ناشی از نیروهای چسبندگی (نیروهای کششی بین مولکولهای مشابه) است. در حالی که در مواد گازی، ویسکوزیته ناشی از برخورد بین مولکولها است.
سیال مایع، مثلاً آب، راحتتر جریان مییابد. برعکس، سیال غلیظ، مثلاً روانکننده، دشوارتر جریان مییابد. میتوانید با ریختن آب و روانکننده روی یک سطح شیبدار ثابت کنید. آب سریعتر از روغن جریان مییابد. میزان ویسکوزیته سیال نیز به دما بستگی دارد. هرچه دمای مایع بالاتر باشد، ویسکوزیته مایع کمتر است. به عنوان مثال، وقتی مادری در آشپزخانه ماهی سرخ میکند، روغن پخت و پز که در ابتدا غلیظ میشود، هنگام گرم شدن مایعتر میشود. برعکس، هرچه دمای یک ماده گازی بالاتر باشد، ماده گازی غلیظتر است.
ضریب ویسکوزیته
نماد η نماد ویسکوزیته سیال است (بخوانید: eta). η = ضریب ویسکوزیته. بنابراین، سطح ویسکوزیته مایع با ضریب ویسکوزیته سیال بیان میشود.
یک لایه نازک سیال بین دو صفحه قرار گرفته است. پیوستگی یک نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه است، در حالی که چسبندگی یک نیروی جاذبه بین مولکولهای مختلف است. نیروهای چسبندگی بین صفحه و لایه سیال متصل به صفحه عمل میکنند (مولکولهای سیال و مولکولهای صفحه یکدیگر را جذب میکنند). در همین حال، نیروهای پیوستگی بین غشاهای مایع عمل میکنند (سیال مولکولها را به یکدیگر جذب میکند).
در ابتدا، صفحه و لایه سیال در حالت سکون هستند (شکل ۱). پس از آن، صفحه بالایی به سمت راست کشیده میشود (شکل ۲). صفحات پایینی کشیده نمیشوند (صفحه پایینی در حالت سکون است). بزرگی نیروی کشش به گونهای تنظیم شده است که صفحه بالایی با سرعت ثابت (v ثابت) به سمت راست جابجا میشود. از آنجا که یک نیروی چسبندگی بین لبه صفحه و بخشی از سیال متصل به صفحه وجود دارد، سیال زیر صفحه نیز به سمت راست جابجا میشود. از آنجا که بین مولکولهای سیال نیروی چسبندگی وجود دارد، سیالی که به سمت راست حرکت میکند، سیالی را که در پایین قرار دارد، میکشد.
بخشی از سیال که در بالا قرار دارد، سیال پایین را میکشد تا به سمت راست تغییر مکان دهد،
در حالی که بخشی از سیال در پایین، سیال را در بالا نگه میدارد، بنابراین سرعت سیال متفاوت است. بخشی از سیال که در بالا قرار دارد با سرعت (v) بیشتری حرکت میکند، سیال در پایین با سرعت v کمتری حرکت میکند و به همین ترتیب. بنابراین، هرچه v پایینتر باشد، v کمتر است. به عبارت دیگر، سرعت لایه سیال به طور منظم از بالا به پایین تا l تغییر میکند.
تغییرات سرعت لایه سیال (v) تقسیم بر فاصله تغییر (l) = v / l. V/l به عنوان گرادیان سرعت شناخته میشود. صفحاتی که در بالا قرار دارند میتوانند حرکت کنند زیرا نیروی کششی (F) وجود دارد. برای برخی از سیالات، میزان جاذبه مورد نیاز با مساحت سیال متصل به صفحه (A)، سرعت سیال (v) و با فاصله l نسبت معکوس دارد. از نظر ریاضی، میتوان آن را به صورت زیر نوشت:
پیش از این، توضیح داده شد که یک سیال رقیقتر معمولاً راحتتر جریان مییابد، در حالی که یک سیال غلیظتر جریان یافتن آن دشوارتر است. ضریب ویسکوزیته، میزان ویسکوزیته سیال را بیان میکند. اگر سیال غلیظتر باشد، نیروی کششی مورد نیاز نیز بیشتر است. در این حالت، نیروی کششی با ضریب ویسکوزیته نسبت مستقیم دارد. از نظر ریاضی میتوان آن را به صورت زیر نوشت:
η = ضریب ویسکوزیته، F = نیرو، l = فاصله، A = مساحت سطح، v = سرعت، ∝ = مقایسه
واحد سیستم بینالمللی (SI) برای ضریب ویسکوزیته، Ns/m2 = Pa.s (پاسکال ثانیه) است . واحد CGS (سانتیمتر گرم ثانیه) برای ضریب ویسکوزیته، dyn.s/cm2 = poise (P) است . ویسکوزیته اغلب با سانتیپواز (cP) نیز بیان میشود. 1 cP = 1/100 P. واحد poise به افتخار دانشمند فرانسوی، ژان لویی ماری پوازوی (به انگلیسی: Jean Louis Marie Poiseuille) استفاده میشود.
۱ پواز = ۱ دینام ثانیه بر سانتیمتر مربع = ۱۰ -۱ نیوتن بر متر مربع
