Zowel vloeistoffen als gassen hebben verschillende viscositeitsgraden. Viscositeit is in wezen de wrijvingskracht tussen de moleculen waaruit een vloeistof bestaat. De moleculen van een vloeistof wrijven tegen elkaar aan tijdens het stromen. In vloeistoffen wordt viscositeit veroorzaakt door cohesie (de aantrekkingskracht tussen gelijksoortige moleculen). In gassen wordt viscositeit veroorzaakt door botsingen tussen moleculen.
Vloeibare vloeistoffen stromen over het algemeen gemakkelijker, bijvoorbeeld water. Dikke vloeistoffen daarentegen stromen moeilijker, bijvoorbeeld bakolie, olie, honing, enzovoort. Je kunt dit aantonen door water en bakolie op een hellende vloer te gieten. Water zal ongetwijfeld sneller stromen dan bakolie of olie. De viscositeit van een vloeistof hangt ook af van de temperatuur. Hoe hoger de temperatuur van een vloeistof, hoe minder stroperig deze is. Als een moeder bijvoorbeeld vis bakt in de keuken, wordt de aanvankelijk dikke bakolie vloeibaarder door de hitte. Omgekeerd geldt dat hoe hoger de temperatuur van een gas, hoe stroperiger het gas wordt.
Viscositeitscoëfficiënt
De viscositeit van een vloeistof wordt gesymboliseerd door het symbool η (spreek uit: eta). η = viscositeitscoëfficiënt. Het viscositeitsniveau van een vloeistof wordt dus uitgedrukt door de viscositeitscoëfficiënt van die vloeistof.
Tussen twee platen bevindt zich een dunne laag vloeistof. Cohesie is de aantrekkingskracht tussen moleculen van hetzelfde type, terwijl adhesie de aantrekkingskracht is tussen moleculen van verschillende typen. De adhesiekracht werkt tussen de plaat en de vloeistoflaag die aan de plaat vastzit (de moleculen van de vloeistof en de moleculen van de plaat trekken elkaar aan). De cohesiekracht werkt tussen de vloeistoflagen (de moleculen van de vloeistof trekken elkaar aan).
Aanvankelijk staan de plaat en de vloeistoflaag stil (figuur 1). Daarna wordt de bovenste plaat naar rechts getrokken (figuur 2). De onderste plaat wordt niet getrokken (de onderste plaat staat stil). De grootte van de trekkracht wordt zo aangepast dat de bovenste plaat met een constante snelheid naar rechts verschuift (v is constant). 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 de vloeistofmoleculen, trekt de naar rechts verschoven vloeistof de vloeistof eronder aan.
De vloeistoflaag aan de bovenkant trekt de vloeistof aan de onderkant naar rechts, en omgekeerd houdt de vloeistoflaag aan de onderkant de vloeistof aan de bovenkant vast, waardoor de vloeistofsnelheid varieert. De vloeistoflaag aan de bovenkant beweegt met een hogere snelheid (v), de vloeistof aan de onderkant beweegt met een lagere snelheid (v), enzovoort. Hoe lager de snelheid (v), hoe kleiner de waarde. Met andere woorden, de snelheid van de vloeistoflaag verandert regelmatig van boven naar beneden over een afstand l.
De verandering in de snelheid van de vloeistoflaag (v) gedeeld door de afstand waarover de verandering plaatsvindt (l) = v/l. V/l staat bekend als de snelheidsgradiënt. De bovenste plaat kan bewegen door de trekkracht (F). Voor een bepaalde vloeistof is de grootte van de benodigde trekkracht recht evenredig met het oppervlak van de vloeistoflaag dat aan de plaat vastzit (A), de vloeistofsnelheid (v) en omgekeerd evenredig met de afstand l. Mathematisch kan dit als volgt worden weergegeven:
Formule voor de viscositeitscoëfficiënt
Eerder werd uitgelegd dat dunnere vloeistoffen doorgaans gemakkelijker stromen, terwijl dikkere vloeistoffen moeilijker stromen. De viscositeit van een vloeistof wordt uitgedrukt door de viscositeitscoëfficiënt. Hoe dikker de vloeistof, hoe groter de benodigde trekkracht. In dit geval is de trekkracht recht evenredig met de viscositeitscoëfficiënt. Mathematisch kan dit als volgt worden weergegeven:
Informatie :
η = Viscositeitscoëfficiënt
F = Kracht
l = Afstand
A = Oppervlakte
v = Snelheid
∝ = evenredig
De internationale eenheid (SI) voor de viscositeitscoëfficiënt is Ns/m² = Pa·s (pascalseconde). De CGS-eenheid (centimetergramseconde) 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 wordt gebruikt ter nagedachtenis aan de Franse wetenschapper, wijlen Jean Louis Marie Poiseuille (uitspraak: pwa-zoo-yuh).
1 poise = 1 dyn . s/cm 2 = 10 -1 Ns/m 2
