Tensiunea suprafeței vs viscozitatea
Vâscozitatea și tensiunea superficială sunt două fenomene foarte importante în ceea ce privește mecanica și statica fluidelor. Câmpurile precum hidrodinamica, aerodinamica și chiar aviația sunt afectate de consecințele acestor fenomene. Este vital să ai cunoștințe solide în aceste fenomene pentru a excela în astfel de domenii. Acest articol va compara vâscozitatea și tensiunea superficială și va prezenta diferențele dintre cele două.
Ce este tensiunea superficială?
Luați în considerare un lichid omogen. Fiecare moleculă din părțile centrale ale lichidului va avea exact aceeași cantitate de forță care o atrage în fiecare parte. Moleculele din jur trag molecula centrală uniform în fiecare direcție. Acum ia în considerare o moleculă de suprafață. Are numai forțe care acționează asupra acestuia către lichid. Forțele adezive aer-lichid nu sunt nici măcar la fel de puternice ca forțele de coeziune lichid-lichid. Prin urmare, moleculele de suprafață sunt atrase spre centrul lichidului, creând un strat plin de molecule. Acest strat superficial de molecule acționează ca o peliculă subțire asupra lichidului. Dacă luăm exemplul real al călătorului de apă, acesta folosește acest film subțire pentru a se așeza pe suprafața apei. Alunecă pe acest strat. Dacă nu este pentru acest strat, acesta ar fi înecat imediat. Tensiunea superficială este definită ca forța paralelă cu suprafața perpendiculară pe o linie de lungime unitară trasată pe suprafață. Unitățile de tensiune superficială sunt Nm-1. Tensiunea superficială este definită și ca energie pe unitate de suprafață. Acest lucru conferă, de asemenea, tensiunii superficiale o nouă unitate Jm -2. Tensiunea superficială, care apare între două fluide nemiscibile, este cunoscută sub numele de tensiune interfacială.
Ce este viscozitatea?
Vâscozitatea este definită ca o măsură a rezistenței unui fluid, care este deformat fie de solicitare de forfecare, fie de tensiune. În cuvinte mai frecvente, vâscozitatea este „frecarea internă” a unui fluid. Se mai numește și grosimea unui fluid. Vâscozitatea este pur și simplu fricțiunea dintre două straturi ale unui fluid atunci când cele două straturi se mișcă unul față de celălalt. Sir Isaac Newton a fost un pionier în mecanica fluidelor. El a postulat că, pentru un fluid newtonian, tensiunea de forfecare dintre straturi este proporțională cu gradientul de viteză în direcția perpendiculară pe straturi. Constanta proporțională (factorul de proporționalitate) utilizat aici este vâscozitatea fluidului. Vâscozitatea este de obicei notată cu litera greacă „µ”. Vâscozitatea unui fluid poate fi măsurată folosind viscozimetre și reometre. Unitățile de vâscozitate sunt Pascal-secunde (sau Nm-2 s). Sistemul cgs folosește unitatea „poise” numită după Jean Louis Marie Poiseuille pentru a măsura vâscozitatea. Vâscozitatea unui fluid poate fi, de asemenea, măsurată prin mai multe experimente. Vâscozitatea unui fluid depinde de temperatură. Vâscozitatea scade pe măsură ce temperatura crește.
τ = μ ∂u / ∂y
Ecuațiile și modelele de viscozitate sunt foarte complexe pentru fluidele non-newtoniene.
Care este diferența dintre tensiunea superficială și vâscozitatea?
• Tensiunea superficială poate fi considerată ca un incident care apare în lichide datorită forțelor intermoleculare dezechilibrate, în timp ce vâscozitatea apare din cauza forțelor asupra moleculelor în mișcare.
• Tensiunea superficială este prezentă atât în fluidele în mișcare, cât și în cele fără mișcare, dar vâscozitatea apare doar în fluidele în mișcare.
