Płyny, zarówno ciecze, jak i gazy, charakteryzują się różnym stopniem lepkości. Lepkość to w zasadzie siła tarcia między cząsteczkami tworzącymi płyn. Cząsteczki tworzące płyn ocierają się o siebie podczas przepływu. W cieczach lepkość wynika z kohezji (przyciągania między podobnymi cząsteczkami). W gazach lepkość wynika ze zderzeń między cząsteczkami.
Ciecze zazwyczaj płyną łatwiej, na przykład woda. Natomiast gęstsze płyny są trudniejsze w przepływie, na przykład olej kuchenny, oliwa, miód itp. Można to udowodnić, wylewając wodę i olej kuchenny na pochyłą podłogę. Woda z pewnością będzie płynąć szybciej niż olej kuchenny czy olej. Lepkość cieczy zależy również od temperatury. Im wyższa temperatura cieczy, tym mniejsza jej lepkość. Na przykład, gdy mama smaży rybę w kuchni, początkowo gęsty olej kuchenny staje się bardziej płynny po podgrzaniu. I odwrotnie, im wyższa temperatura gazu, tym większa jego lepkość.
Współczynnik lepkości
Lepkość cieczy jest symbolizowana symbolem η (czytaj: eta). η = współczynnik lepkości. Zatem poziom lepkości cieczy jest wyrażony za pomocą współczynnika lepkości cieczy.
Cienka warstwa cieczy znajduje się między dwiema płytkami. Spójność to siła przyciągania między cząsteczkami tego samego typu, natomiast adhezja to siła przyciągania między cząsteczkami różnych typów. Siła adhezji działa między płytką a warstwą cieczy przylegającą do płytki (cząsteczki cieczy i cząsteczki płytki przyciągają się). Siła spójności działa między warstwami cieczy (cząsteczki cieczy przyciągają się).
Początkowo płyta i warstwa płynu pozostają nieruchome (rysunek 1). Następnie górna płyta jest przesuwana w prawo (rysunek 2). Dolna płyta nie jest przesuwana (dolna płyta pozostaje nieruchoma). Wartość siły rozciągającej jest dostosowywana tak, aby górna płyta przesuwała się w prawo ze stałą prędkością (v jest stałe). 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 działa siła spójności, płyn, który przesunął się w prawo, przyciągnął płyn poniżej.
Część płynu znajdująca się na górze ciągnie dolną część płynu, przesuwając ją w prawo. Natomiast dolna część płynu utrzymuje górną część płynu, więc prędkość płynu się zmienia. Górna część płynu porusza się z większą prędkością (v), dolna z mniejszą prędkością v itd. Im niższa wartość v, tym mniejsza. Innymi słowy, prędkość warstwy płynu zmienia się regularnie od góry do dołu aż do l.
Zmiana prędkości warstwy cieczy (v) podzielona przez odległość, na której następuje zmiana (l) = v/l. V/l jest znane jako gradient prędkości. Płyta na górze może się poruszać dzięki sile rozciągającej (F). Dla danego płynu, wartość wymaganej siły rozciągającej jest wprost proporcjonalna do powierzchni cieczy przylegającej do płyty (A), prędkości cieczy (v) i odwrotnie proporcjonalna do odległości l. Matematycznie można to zapisać następująco:
Wzór na współczynnik lepkości
Wcześniej wyjaśniono, że płyny o mniejszej gęstości zazwyczaj płyną łatwiej, podczas gdy płyny o większej gęstości mają trudności z przepływem. Lepkość płynu wyraża się za pomocą jego współczynnika lepkości. Im gęstszy płyn, tym większa wymagana siła rozciągająca. W tym przypadku siła rozciągająca jest wprost proporcjonalna do współczynnika lepkości. Matematycznie można to zapisać następująco:
Keterangan:
η = współczynnik lepkości
F = Siła
l = Odległość
A = Powierzchnia
v = Prędkość
∝ = proporcjonalny
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI) dla współczynnika lepkości to Ns/m² = Pa.s (paskal-sekunda). Jednostka CGS (centymetr-gram-sekunda) dla współczynnika lepkości to dyn.s/cm² = puaz (P). Lepkość jest często wyrażana w centypuazach (cP). 1 cP = 1/100 P. Jednostka puaz jest używana ku pamięci zmarłego francuskiego naukowca, Jeana-Louisa Marie Poiseuille'a (wym. pwa-zoo-juh).
1 puaza = 1 dyn. s/cm2 = 10 -1 Ns/ m2
