Sekä nesteillä että kaasuilla on vaihteleva viskositeettiaste. Viskositeetti on pohjimmiltaan nestettä muodostavien molekyylien välinen kitkavoima. Nesteen muodostavat molekyylit hankaavat toisiaan vasten nesteen virratessa. Nesteissä viskositeetti johtuu koheesiosta (samanlaisten molekyylien välisestä vetovoimasta). Kaasuissa viskositeetti johtuu molekyylien välisistä törmäyksistä.
Nestemäiset nesteet virtaavat yleensä helpommin, esimerkiksi vesi. Toisaalta paksummat nesteet virtaavat vaikeammin, esimerkiksi ruokaöljy, öljy, hunaja jne. Voit todistaa tämän kaatamalla vettä ja ruokaöljyä kaltevalle lattialle. Vesi virtaa ehdottomasti nopeammin kuin ruokaöljy tai öljy. Nesteen viskositeetti riippuu myös lämpötilasta. Mitä korkeampi nesteen lämpötila on, sitä vähemmän viskoosia neste on. Esimerkiksi kun äiti paistaa kalaa keittiössä, alun perin paksu ruokaöljy muuttuu nestemäisemmäksi kuumennettaessa. Toisaalta, mitä korkeampi kaasun lämpötila on, sitä viskoosimmaksi kaasu muuttuu.
Viskositeettikerroin
Nesteen viskositeettia symboloi symboli η (lue: eta). η = viskositeettikerroin. Nesteen viskositeettitaso ilmaistaan siis nesteen viskositeettikertoimella.
Kahden levyn väliin asetetaan ohut nestekerros. Koheesio on saman tyyppisten molekyylien välinen vetovoima, kun taas adheesio on eri tyyppisten molekyylien välinen vetovoima. Adheesiovoima vaikuttaa levyn ja levyyn kiinnittyneen nestekerroksen välillä (nestemolekyylit ja levymolekyylit vetävät toisiaan puoleensa). Koheesiovoima vaikuttaa nestekerrosten välillä (nestemolekyylit vetävät toisiaan puoleensa).
Aluksi levy ja nestekerros ovat paikallaan (kuva 1). Sen jälkeen päällimmäistä levyä vedetään oikealle (kuva 2). Alin levy ei vedä (pohjalevy on paikallaan). Vetovoiman suuruutta säädetään siten, että päällimmäinen levy siirtyy oikealle vakionopeudella (v on 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 siirtynyt neste veti puoleensa alla olevaa nestettä.
Yläpuolella oleva nesteosa vetää alempana olevaa nestettä siirtyäkseen oikealle, ja päinvastoin, alempana oleva nesteosa pitää kiinni päällimmäisestä nesteestä, joten nesteen nopeus vaihtelee. Yläpuolella oleva nesteosa liikkuu suuremmalla nopeudella (v), alempana oleva neste liikkuu pienemmällä v:llä ja niin edelleen. Mitä pienempi v on, sitä pienempi se on. Toisin sanoen, nestekerroksen nopeus muuttuu säännöllisesti ylhäältä alas aina l:ään asti.
Nestekerroksen nopeuden muutos (v) jaettuna etäisyydellä, jolla muutos tapahtuu (l) = v/l. V/l tunnetaan nopeusgradienttina. Yläpuolella oleva levy voi liikkua vetolujuuden (F) ansiosta. Tietyllä nesteellä tarvittavan vetolujuuden suuruus on suoraan verrannollinen levyyn kiinnittyneen nesteen pinta-alaan (A), nesteen nopeuteen (v) ja kääntäen verrannollinen etäisyyteen l. Matemaattisesti se voidaan kirjoittaa seuraavasti:
Viskositeettikertoimen kaava
Aiemmin selitettiin, että ohuemmat nesteet virtaavat tyypillisesti helpommin, kun taas paksummat nesteet virtaavat vaikeammin. Nesteen viskositeetti ilmaistaan sen viskositeettikertoimella. Mitä paksumpaa neste on, sitä suurempi vetolujuus vaaditaan. Tässä tapauksessa vetolujuus on suoraan verrannollinen viskositeettikertoimeen. Matemaattisesti tämä voidaan kirjoittaa seuraavasti:
Tietoja:
η = Viskositeettikerroin
F = Voima
l = Etäisyys
A = Pinta-ala
v = Nopeus
∝ = verrannollinen
Viskositeettikertoimen kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI) on Ns/m² = Pa.s (pascal-sekunti). Viskositeettikertoimen CGS-yksikkö (senttimetri gramma-sekunti) on dyn.s/cm² = poise (P). Viskositeetti ilmaistaan usein myös senttipoiseina (cP). 1 cP = 1/100 P. Poise-yksikköä käytetään ranskalaisen tiedemiehen, edesmenneen Jean Louis Marie Poiseuillen (lausutaan: pwa-zoo-yuh) muistoksi.
1 poise = 1 dyn·s/cm² = 10⁻¹ Ns / m²
