Жидкости, как жидкие, так и газообразные вещества разных типов, имеют разные уровни вязкости. Вязкость — это трение между молекулами, составляющими жидкость. Таким образом, молекулы создают трение при течении жидкости. В жидкостях вязкость обусловлена силами сцепления (силами притяжения между подобными молекулами). В газообразных веществах вязкость обусловлена столкновениями между молекулами.
Жидкость течет легче, например, вода. И наоборот, густая жидкость течет труднее, например, смазочный материал. Это можно доказать, налив воду и смазочный материал на наклонную поверхность. Вода течет быстрее, чем масло. Вязкость жидкости также зависит от температуры. Чем выше температура жидкости, тем менее вязкой она является. Например, когда мама жарит рыбу на кухне, растительное масло, которое изначально густеет, становится более жидким при нагревании. И наоборот, чем выше температура газообразного вещества, тем гуще оно становится.
Коэффициент вязкости
Символ η обозначает вязкость жидкости (читается как эта). η = коэффициент вязкости. Таким образом, уровень вязкости жидкости выражается коэффициентом вязкости жидкости.
Между двумя пластинами помещен тонкий слой жидкости. Когезия — это сила притяжения между подобными молекулами, тогда как адгезия — это сила притяжения между различными молекулами. Силы адгезии действуют между пластиной и слоем жидкости, прикрепленным к пластине (молекулы жидкости и молекулы пластины притягиваются друг к другу). В то же время силы когезии действуют между жидкими мембранами (молекулы жидкости притягиваются друг к другу).
Сначала пластина и слой жидкости находятся в состоянии покоя (рисунок 1). Затем верхняя пластина смещается вправо (рисунок 2). Нижние пластины не смещаются (нижняя пластина находится в состоянии покоя). Величина силы смещений подбирается таким образом, чтобы верхняя пластина смещалась вправо с постоянной скоростью (v = const). Поскольку между краем пластины и частью жидкости, прикрепленной к пластине, действует сила адгезии, жидкость под пластиной также смещается вправо. Поскольку между молекулами жидкости существует сила сцепления, жидкость, смещающаяся вправо, тянет жидкость, находящуюся внизу.
Верхняя часть жидкости тянет нижнюю часть, смещая её вправо.
В то время как нижняя часть жидкости удерживает верхнюю, скорость движения жидкости меняется. Верхняя часть жидкости движется с большей скоростью (v), нижняя — с меньшей, и так далее. Таким образом, чем ниже v, тем меньше скорость. Другими словами, скорость слоя жидкости регулярно изменяется сверху вниз на протяжении всей длины l.
Изменение скорости слоя жидкости (v), деленное на расстояние изменения (l), равно v / l. V/l называется градиентом скорости. Пластины, находящиеся сверху, могут двигаться благодаря силе притяжения (F). Для некоторых жидкостей величина необходимого притяжения прямо пропорциональна площади жидкости, прилегающей к пластине (A), скорости жидкости (v) и обратно пропорциональна расстоянию l. Математически это можно записать следующим образом:
Ранее было объяснено, что более жидкая жидкость обычно течет легче, тогда как более густая жидкость течет труднее. Коэффициент вязкости выражает уровень вязкости жидкости. Если жидкость гуще, то и требуемая сила натяжения также больше. В этом случае сила натяжения прямо пропорциональна коэффициенту вязкости. Математически это можно записать следующим образом:
η = коэффициент вязкости, F = сила, l = расстояние, A = площадь поверхности, v = скорость, ∝ = сравнение
В Международной системе единиц (СИ) коэффициент вязкости равен Нс/м² = Па·с (паскаль-секунда). В системе СГС (сантиметры грамм-секунда) коэффициент вязкости равен дин·с/см² = пуаз (P). Вязкость также часто выражается в сантипуазах (сП). 1 сП = 1/100 П. Единица пуаз используется в честь французского учёного Жана Луи Мари Пуазейля (читается как пва-зу-ю).
1 пуаз = 1 дин. с/см² = 10⁻¹ Нс / м²
