Viskozite

Hem sıvılar hem de gazlar, değişen derecelerde viskoziteye sahiptir. Viskozite, esasen bir sıvıyı oluşturan moleküller arasındaki sürtünme kuvvetidir. Bir sıvı akarken, onu oluşturan moleküller birbirine sürtünür. Sıvılarda viskozite, kohezyon (benzer moleküller arasındaki çekim) nedeniyle oluşur. Gazlarda ise viskozite, moleküller arasındaki çarpışmalar nedeniyle oluşur.

Sıvı haldeki akışkanlar genellikle daha kolay akar, örneğin su. Tersine, daha yoğun akışkanların akması daha zordur, örneğin yemeklik yağ, sıvı yağ, bal vb. Bunu, eğimli bir zemine su ve yemeklik yağ dökerek kanıtlayabilirsiniz. Su, yemeklik yağ veya sıvı yağdan kesinlikle daha hızlı akacaktır. Bir akışkanın viskozitesi sıcaklığa da bağlıdır. Bir sıvının sıcaklığı ne kadar yüksekse, viskozitesi o kadar düşük olur. Örneğin, bir anne mutfakta balık kızartırken, başlangıçta yoğun olan yemeklik yağ ısıtıldığında daha sıvı hale gelir. Tersine, bir gazın sıcaklığı ne kadar yüksekse, viskozitesi o kadar artar.

Viskozite Katsayısı

Akışkan viskozitesi η (eta) sembolüyle gösterilir. η = viskozite katsayısı. Dolayısıyla bir akışkanın viskozite seviyesi, akışkanın viskozite katsayısı ile ifade edilir.

İki plaka arasına ince bir sıvı tabakası yerleştirilir. Kohezyon, aynı türdeki moleküller arasındaki çekim kuvveti iken, adezyon ise farklı türdeki moleküller arasındaki çekim kuvvetidir. Adezyon kuvveti, plaka ile plakaya yapışmış sıvı tabakası arasında etki eder (sıvı molekülleri ve plaka molekülleri birbirini çeker). Kohezyon kuvveti ise sıvı tabakaları arasında etki eder (sıvı molekülleri birbirini çeker).

Başlangıçta, plaka ve sıvı tabakası hareketsizdir (şekil 1). Daha sonra, üstteki plaka sağa doğru çekilir (şekil 2). Alttaki plaka çekilmez (alt plaka hareketsizdir). Çekme kuvvetinin büyüklüğü, üstteki plakanın sabit bir hızda (v sabittir) sağa doğru kayması sağlanacak şekilde ayarlanır. Plakanın kenarı ile plakaya yapışan sıvı kısmı arasında yapışma kuvveti olduğundan, plakanın altındaki sıvı da sağa doğru kayar. Sıvı molekülleri arasında kohezyon kuvveti olduğundan, sağa doğru kayan sıvı, altındaki sıvıyı kendine çeker.

Üstteki akışkan kısım, alttaki akışkanı sağa doğru çeker; tersine, alttaki akışkan kısım da üstteki akışkanı tutar, bu nedenle akışkan hızı değişir. Üstteki akışkan kısım daha yüksek bir hızla (v) hareket eder, alttaki akışkan daha düşük bir hızla hareket eder ve bu böyle devam eder. Yani v ne kadar düşükse, akışkan tabakası da o kadar küçüktür. Başka bir deyişle, akışkan tabakasının hızı, l'ye kadar yukarıdan aşağıya doğru düzenli olarak değişir.

Sıvı tabakası hızındaki değişim (v), değişimin gerçekleştiği mesafeye (l) bölünür = v/l. V/l, hız gradyanı olarak bilinir. Üstteki plaka, çekme kuvveti (F) nedeniyle hareket edebilir. Belirli bir sıvı için, gerekli çekme kuvvetinin büyüklüğü, plakaya yapışan sıvının alanı (A), sıvı hızı (v) ile doğru orantılı ve mesafe l ile ters orantılıdır. Matematiksel olarak şu şekilde yazılabilir:

Viskozite katsayısı formülü

Daha önce, daha ince sıvıların genellikle daha kolay aktığı, daha kalın sıvıların ise akmasının daha zor olduğu açıklanmıştı. Bir sıvının viskozitesi, viskozite katsayısı ile ifade edilir. Sıvı ne kadar kalınsa, gereken çekme kuvveti de o kadar büyük olur. Bu durumda, çekme kuvveti viskozite katsayısı ile doğru orantılıdır. Matematiksel olarak bu şu şekilde yazılabilir:

Bilgi:

η = Viskozite katsayısı

F = Kuvvet

l = Mesafe

A = Yüzey alanı

v = Hız

∝ = orantılı

Viskozite katsayısı için Uluslararası Birim Sistemi (SI) birimi Ns/m² = Pa.s (paskal saniye)'dir ^. Viskozite katsayısı için CGS birimi (santimetre gram saniye) dyn.s/cm² = poise (P)'dir ^. Viskozite ayrıca sıklıkla santipoise (cP) olarak da ifade edilir. 1 cP = 1/100 P. Poise birimi, merhum Fransız bilim insanı Jean Louis Marie Poiseuille'nin (okunuşu: pwa-zoo-yuh) anısına kullanılmaktadır.

1 poise = 1 dyn . s/cm ² = 10 ^-1 Ns/m ²