Sekä nestemäisillä että kaasumaisilla aineilla on erilaiset viskositeettitasot. Viskositeetti on nestettä muodostavien molekyylien välinen kitka. Molekyylit muodostavat siis nesteen kitkan, kun neste virtaa. Nesteissä viskositeetti johtuu koheesiovoimista (samanlaisten molekyylien välisistä vetovoimista). Kun taas kaasumaisissa aineissa viskositeetti johtuu molekyylien välisistä törmäyksistä.
Nestemäinen neste, esimerkiksi vesi, virtaa helpommin. Toisaalta paksu neste, esimerkiksi voiteluaine, virtaa vaikeammin. Voit todistaa tämän kaatamalla vettä ja voiteluainetta kaltevalle pinnalle. Vesi virtaa nopeammin kuin öljy. Nesteen viskositeetti riippuu myös lämpötilasta. Mitä korkeampi nesteen lämpötila on, sitä vähemmän viskoosia neste on. Esimerkiksi kun äiti paistaa kalaa keittiössä, ruokaöljy, joka aluksi paksuuntuu, muuttuu nestemäisemmäksi kuumennettaessa. Kääntäen, mitä korkeampi kaasumaisen aineen lämpötila on, sitä paksumpaa kaasumainen aine on.
Viskositeettikerroin
Symboli η symboloi nesteen viskositeettia (lue: eta). η = viskositeettikerroin. Nesteen viskositeettitaso ilmaistaan siis nesteen viskositeettikertoimella.
Kahden levyn väliin asetetaan ohut nestekerros. Koheesio on samanlaisten molekyylien välinen vetovoima, kun taas adheesio on eri molekyylien välinen vetovoima. Adheesiovoimat vaikuttavat levyn ja levyyn kiinnittyneen nestekerroksen välillä (nestemolekyylit ja levymolekyylit vetävät toisiaan puoleensa). Koheesiovoimat puolestaan vaikuttavat nestemäisten kalvojen välillä (neste vetää toisiaan puoleensa molekyylejä).
Aluksi levy ja nestekerros ovat levossa (kuva 1). Tämän jälkeen ylintä levyä vedetään oikealle (kuva 2). Alimmaisia levyjä ei vedetä (pohjalevy on levossa). Vetovoiman suuruus on järjestetty siten, että ylin levy siirtyy oikealle vakionopeudella (v vakio). Koska levyn reunan ja levyyn kiinnittyneen nesteen osan välillä vaikuttaa adheesiovoima, myös levyn alapuolella oleva neste siirtyy oikealle. Koska nestemolekyylien välillä on koheesiovoima, oikealle liikkuva neste vetää puoleensa alimmaista nestettä.
Nesteen päällä oleva osa vetää pohjassa olevaa nestettä siirtyäkseen oikealle,
kun taas nesteen pohjalla oleva osa pitää yllä olevan nesteen, joten nesteen nopeus vaihtelee. Nesteen ylhäällä oleva osa liikkuu suuremmalla nopeudella (v), pohjalla oleva neste liikkuu pienemmällä v:llä, ja niin edelleen. Joten mitä alemmas v, sitä pienempi. Toisin sanoen, nestekerroksen nopeus muuttuu säännöllisesti ylhäältä alas aina l:ään asti.
Nestekerroksen nopeuden muutokset (v) jaettuna muutoksen etäisyydellä (l) = v / l. V/l tunnetaan nopeusgradienttina. Päällä olevat levyt voivat liikkua vetovoiman (F) vuoksi. Tietyillä nesteillä tarvittava vetovoima on suoraan verrannollinen levyyn kiinnittyneen nesteen pinta-alaan (A), nesteen nopeuteen (v) ja kääntäen verrannollinen etäisyyteen l. Matemaattisesti se voidaan kirjoittaa seuraavasti:
Aiemmin selitettiin, että ohuempi neste on yleensä helpommin virtaavaa, kun taas paksumpi neste on vaikeampi virtaamaan. Viskositeettikerroin ilmaisee nesteen viskositeetin tason. Jos neste on paksumpaa, tarvittava vetolujuus on myös suurempi. Tässä tapauksessa vetolujuus on suoraan verrannollinen viskositeettikertoimeen. Matemaattisesti se voidaan kirjoittaa seuraavasti:
η = viskositeettikerroin, F = voima, l = etäisyys, A = pinta-ala, v = nopeus, ∝ = vertailu
Viskositeettikertoimen kansainvälinen SI-yksikkö on Ns/m² = Pa.s (pascal-sekunti). Viskositeettikertoimen CGS-yksikkö (senttimetriä gramma-sekunti) on dyn.s/cm² = poise (P). Viskositeetti ilmaistaan usein myös senttipoiseina (cP). 1 cP = 1/100 P. Poise-yksikköä käytetään ranskalaisen tiedemiehen Jean Louis Marie Poiseuillen (lue: pwa-zoo-yuh) kunniaksi.
1 poise = 1 dyn. s/cm² = 10⁻¹ Ns / m²
