Повърхностно напрежение срещу вискозитет
Вискозитетът и повърхностното напрежение са две много важни явления по отношение на механиката и статиката на течностите. Области като хидродинамика, аеродинамика и дори авиация са засегнати от последствията от тези явления. Жизненоважно е да имате солидни познания в тези явления, за да превъзхождате в такива области. Тази статия ще сравнява вискозитета и повърхностното напрежение и ще представи разликите между двете.
Какво е повърхностно напрежение?
Помислете за хомогенна течност. Всяка молекула в централните части на течността ще има точно същото количество сила, която я привлича на всяка страна. Околните молекули изтеглят централната молекула равномерно във всяка посока. Сега помислете за повърхностна молекула. Той действа само върху него върху течността. Силите на адхезия въздух - течност дори не са толкова силни, колкото силите на сцепление течност - течност. Следователно повърхностните молекули се привличат към центъра на течността, създавайки пълен слой от молекули. Този повърхностен слой от молекули действа като тънък филм върху течността. Ако вземем реалния пример за водния стридер, той използва този тънък филм, за да се постави на повърхността на водата. Той се плъзга по този слой. Ако не е този слой, той веднага ще се удави. Повърхностното напрежение се определя като силата, успоредна на повърхността, перпендикулярна на единична дължина, начертана на повърхността. Единиците за повърхностно напрежение са Nm-1. Повърхностното напрежение също се определя като енергия на единица площ. Това също дава повърхностно напрежение нова единица Jm -2. Повърхностното напрежение, което възниква между две несмесващи се течности, е известно като междуфазното напрежение.
Какво е вискозитет?
Вискозитетът се определя като мярка за съпротивлението на флуид, който се деформира или от напрежение на срязване, или от опън. С по-често срещани думи, вискозитетът е „вътрешното триене“на течността. Това също се нарича дебелината на течността. Вискозитетът е просто триенето между два слоя течност, когато двата слоя се движат един спрямо друг. Сър Исак Нютон беше пионер в механиката на флуидите. Той предположи, че за нютонов флуид напрежението на срязване между слоевете е пропорционално на градиента на скоростта в посоката, перпендикулярна на слоевете. Използваната тук пропорционална константа (фактор на пропорционалност) е вискозитетът на течността. Вискозитетът обикновено се обозначава с гръцката буква „µ”. Вискозитетът на течността може да бъде измерен с помощта на вискозиметри и реометри. Единиците за вискозитет са Паскал-секунди (или Нм-2 s). Системата cgs използва единица „poise“, кръстена на Jean Louis Marie Poiseuille за измерване на вискозитета. Вискозитетът на течността също може да бъде измерен чрез няколко експеримента. Вискозитетът на течността зависи от температурата. Вискозитетът намалява с повишаване на температурата.
τ = μ ∂u / ∂y
Уравненията на вискозитета и моделите са много сложни за не-нютонови течности.
Каква е разликата между повърхностното напрежение и вискозитета?
• Повърхностното напрежение може да се разглежда като инцидент, който се случва в течности поради небалансираните междумолекулни сили, докато вискозитетът възниква поради силите върху движещите се молекули.
• Повърхностното напрежение присъства както в подвижните, така и в неподвижните течности, но вискозитетът се появява само в подвижните течности.
