Płyny, zarówno ciecze, jak i gazy różnego rodzaju, mają różne poziomy lepkości. Lepkość to tarcie między cząsteczkami tworzącymi płyn. Zatem cząsteczki tworzą płyn, gdy ten płynie. W cieczach lepkość jest spowodowana siłami kohezji (siłami przyciągania między podobnymi cząsteczkami). Natomiast w gazach lepkość jest spowodowana zderzeniami między cząsteczkami.
Płyny płynne łatwiej płyną, na przykład woda. Natomiast gęste płyny płyną trudniej, na przykład smar. Można to udowodnić, wylewając wodę i smar na pochyłą powierzchnię. Woda płynie szybciej niż olej. Poziom lepkości płynu zależy również od temperatury. Im wyższa temperatura, tym mniejsza jest jego lepkość. Na przykład, gdy matka smaży rybę w kuchni, olej kuchenny, który początkowo gęstnieje, staje się bardziej płynny po podgrzaniu. I odwrotnie, im wyższa temperatura substancji gazowej, tym gęstsza jest substancja gazowa.
Współczynnik lepkości
Symbol η symbolizuje lepkość cieczy (czytaj: eta). η = współczynnik lepkości. Zatem poziom lepkości cieczy jest wyrażony współczynnikiem lepkości cieczy.
Cienka warstwa płynu jest umieszczona między dwiema płytkami. Spójność to siła przyciągania między podobnymi cząsteczkami, natomiast adhezja to siła przyciągania między cząsteczkami o różnych właściwościach. Siły adhezji działają między płytką a warstwą płynu przylegającą do płytki (cząsteczki płynu i cząsteczki płytki przyciągają się). Z kolei siły spójności działają między membranami cieczy (cząsteczki płynu przyciągają się).
Początkowo płyta i warstwa płynu pozostają w spoczynku (rysunek 1). Następnie górna płyta jest ciągnięta w prawo (rysunek 2). Dolne płyty nie są ciągnięte (dolna płyta pozostaje w spoczynku). Wartość siły ciągnącej jest ułożona tak, że górna płyta przesuwa się w prawo ze stałą prędkością (v stała). Ponieważ między krawędzią płyty a częścią płynu przylegającą do niej działa siła adhezji, płyn pod płytą również przesuwa się w prawo. Ponieważ między cząsteczkami płynu występuje siła spójności, płyn poruszający się w prawo przyciąga płyn znajdujący się na dole.
Część płynu znajdująca się na górze pociąga za sobą część płynu znajdującą się na dole, przesuwając ją w prawo,
Podczas gdy dolna część cieczy utrzymuje ciecz powyżej, prędkość cieczy zmienia się. Górna część cieczy porusza się z większą prędkością (v), dolna z mniejszą prędkością v itd. Zatem im niższe v, tym mniejsza prędkość. Innymi słowy, prędkość warstwy cieczy zmienia się regularnie od góry do dołu aż do l.
Zmiany prędkości warstwy cieczy (v) podzielone przez odległość, na którą następuje zmiana (l) = v / l. V/l jest znane jako gradient prędkości. Płyty znajdujące się na górze mogą się poruszać, ponieważ działa na nie siła przyciągająca (F). W przypadku niektórych cieczy wymagana siła przyciągania jest wprost proporcjonalna do powierzchni cieczy przylegającej do płytki (A), prędkości cieczy (v) i odwrotnie proporcjonalna do odległości l. Matematycznie można to zapisać następująco:
Wcześniej wyjaśniono, że rzadszy płyn zazwyczaj płynie łatwiej, natomiast gęstszy trudniej. Współczynnik lepkości wyraża poziom lepkości płynu. Im gęstszy płyn, tym większa jest wymagana siła rozciągająca. W tym przypadku siła rozciągająca jest wprost proporcjonalna do współczynnika lepkości. Matematycznie można to zapisać następująco:
η = współczynnik lepkości, F = siła, l = odległość, A = powierzchnia, v = prędkość, ∝ = porównanie
Jednostką międzynarodowego układu SI dla współczynnika lepkości jest Ns/m2 = Pa.s (paskal-sekunda). Jednostką CGS (centymetry gram-sekunda) dla współczynnika lepkości jest dyn.s/cm2 = puaz (P). Lepkość jest często wyrażana w centypuazach (cP). 1 cP = 1/100 P. Jednostka puaz jest używana na cześć francuskiego naukowca Jeana Louisa Marie Poiseuille'a (czytaj: pwa-zoo-yuh).
1 puaza = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 Ns/m2
