Vloeistoffen, zowel vloeibare als gasvormige stoffen van verschillende typen, hebben verschillende viscositeitsniveaus. Viscositeit is de wrijving tussen de moleculen waaruit een vloeistof bestaat. Deze wrijving ontstaat dus wanneer de vloeistof stroomt. In vloeistoffen wordt de viscositeit veroorzaakt door cohesiekrachten (trekkrachten tussen gelijksoortige moleculen). In gasvormige stoffen wordt de viscositeit daarentegen veroorzaakt door botsingen tussen moleculen.
Vloeibare vloeistoffen stromen gemakkelijker, bijvoorbeeld water. Dikke vloeistoffen stromen daarentegen moeilijker, bijvoorbeeld smeermiddel. Dit kun je aantonen door water en smeermiddel op een hellend oppervlak te gieten. Water stroomt sneller dan olie. De viscositeit van een vloeistof hangt ook af van de temperatuur. Hoe hoger de temperatuur van de vloeistof, hoe minder stroperig deze is. Als een moeder bijvoorbeeld vis bakt in de keuken, wordt de bakolie, die aanvankelijk dikker is, vloeibaarder bij verhitting. Omgekeerd geldt dat hoe hoger de temperatuur van een gasvormige stof, hoe dikker deze is.
Viscositeitscoëfficiënt
Het symbool η staat voor de viscositeit van de vloeistof (spreek uit: eta). η = viscositeitscoëfficiënt. De viscositeit van een vloeistof wordt dus uitgedrukt door de viscositeitscoëfficiënt.
Tussen twee platen bevindt zich een dunne vloeistoflaag. Cohesie is een aantrekkingskracht tussen gelijksoortige moleculen, terwijl adhesie een aantrekkingskracht is tussen verschillende moleculen. Adhesiekrachten werken tussen de plaat en de vloeistoflaag die aan de plaat vastzit (vloeistofmoleculen en plaatmoleculen trekken elkaar aan). Cohesiekrachten werken daarentegen tussen vloeibare membranen (vloeistofmoleculen trekken elkaar aan).
Aanvankelijk zijn de plaat en de vloeistoflaag in rust (figuur 1). Vervolgens wordt de bovenste plaat naar rechts getrokken (figuur 2). De onderste platen worden niet getrokken (de onderste plaat is in rust). De grootte van de trekkracht is zo ingesteld dat de bovenste plaat met een constante snelheid (v constant) naar rechts verschuift. Omdat er een adhesiekracht werkt tussen de rand van de plaat en het deel van de vloeistof dat aan de plaat vastzit, verschuift de vloeistof onder de plaat ook naar rechts. Omdat er een cohesiekracht is tussen vloeistofmoleculen, trekt de vloeistof die naar rechts beweegt de vloeistof die zich onderin bevindt mee.
Het bovenste deel van de vloeistof trekt de onderste vloeistof naar rechts.
Terwijl het onderste deel van de vloeistof het bovenste deel van de vloeistof vasthoudt, varieert de stroomsnelheid van de vloeistof. Het bovenste deel van de vloeistof beweegt met een hogere snelheid (v), het onderste deel met een lagere snelheid (v), enzovoort. Dus hoe lager de vloeistoflaag, hoe kleiner de snelheid. Met andere woorden, de snelheid van de vloeistoflaag verandert regelmatig van boven naar beneden over een afstand van l.
De verandering in de snelheid van de vloeistoflaag (v) gedeeld door de afstand van de verandering (l) = v / l. V/l staat bekend als de snelheidsgradiënt. Platen die zich aan de bovenkant bevinden, kunnen bewegen doordat er een aantrekkingskracht (F) op werkt. Voor bepaalde vloeistoffen is de benodigde aantrekkingskracht recht evenredig met het oppervlak van de vloeistof die aan de plaat hecht (A) en de snelheid van de vloeistof (v), en omgekeerd evenredig met de afstand l. Mathematisch kan dit als volgt worden weergegeven:
Eerder werd uitgelegd dat een dunnere vloeistof doorgaans gemakkelijker stroomt, terwijl een dikkere vloeistof moeilijker stroomt. De viscositeitscoëfficiënt geeft de mate van viscositeit van de vloeistof weer. Als de vloeistof dikker is, is de benodigde trekkracht ook groter. In dit geval is de trekkracht recht evenredig met de viscositeitscoëfficiënt. Mathematisch kan dit als volgt worden weergegeven:
η = viscositeitscoëfficiënt, F = kracht, l = afstand, A = oppervlakte, v = snelheid, ∝ = vergelijking
De internationale systeemeenheid (SI) voor de viscositeitscoëfficiënt is Ns/m².2 = Pa.s (pascal seconde). De CGS-eenheid (centimeter gram seconde) voor de viscositeitscoëfficiënt is dyn.s/cm2 = poise (P). Viscositeit wordt ook vaak uitgedrukt in centipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. De eenheid poise is gekozen ter ere van de Franse wetenschapper Jean Louis Marie Poiseuille (spreek uit: pwa-zoo-yuh).
1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 Ns/m2
