Overflatespenning vs. viskositet
Viskositet og overflatespenning er to svært viktige fenomener når det gjelder mekanikken og statikken til væsker. Felt som hydrodynamikk, aerodynamikk og til og med luftfart påvirkes av konsekvensene av disse fenomenene. Det er viktig å ha solid kunnskap om disse fenomenene for å utmerke seg på slike felt. Denne artikkelen vil sammenligne viskositet og overflatespenning og presentere forskjellene mellom de to.
Hva er overflatespenning?
Vurder en homogen væske. Hvert molekyl i sentrale deler av væsken vil ha nøyaktig samme mengde kraft som trekker det til hver side. De omkringliggende molekylene trekker det sentrale molekylet jevnt i alle retninger. Tenk nå på et overflatemolekyl. Den har bare krefter som virker på den mot væsken. Luft-flytende limkreftene er ikke engang på langt nær så sterke som de flytende-væske-kohesive kreftene. Derfor blir overflatemolekylene tiltrukket mot midten av væsken, og skaper et pakket lag med molekyler. Dette overflatelaget av molekyler fungerer som en tynn film på væsken. Hvis vi tar det virkelige eksemplet med vannstrideren, bruker den denne tynne filmen til å plassere seg på overflaten av vannet. Den glir på dette laget. Hvis det ikke er for dette laget, ville det druknet umiddelbart. Overflatespenning er definert som kraften parallelt med overflaten vinkelrett på en lengdeenhetslinje tegnet på overflaten. Enhetene for overflatespenning er Nm-1 Overflatespenning er også definert som energi per arealenhet. Dette gir også overflatespenningen en ny enhet Jm-2 Overflatespenningen, som oppstår mellom to ikke-blandbare væsker, er kjent som grenseflatespenningen.
Hva er viskositet?
Viskositet er definert som et mål på motstanden til en væske, som blir deformert av enten skjærspenning eller strekkspenning. Med mer vanlige ord er viskositet den "indre friksjonen" til en væske. Det kalles også tykkelsen på en væske. Viskositet er ganske enkelt friksjonen mellom to lag av en væske når de to lagene beveger seg i forhold til hverandre. Sir Isaac Newton var en pioner innen fluidmekanikk. Han postulerte at for en newtonsk væske er skjærspenningen mellom lagene proporsjonal med hastighetsgradienten i retningen vinkelrett på lagene. Den proporsjonale konstanten (proporsjonalitetsfaktoren) som brukes her er viskositeten til væsken. Viskositeten er vanligvis betegnet med den greske bokstaven "µ". Viskositeten til en væske kan måles ved hjelp av viskosimeter og reometre. Enhetene for viskositet er Pascal-sekunder (eller Nm-2s). CGS-systemet bruker enheten "poise" oppk alt etter Jean Louis Marie Poiseuille for å måle viskositet. Viskositeten til en væske kan også måles ved flere eksperimenter. Viskositeten til en væske avhenger av temperaturen. Viskositeten avtar når temperaturen øker.
τ=μ ∂u/∂y
Viskositetsligninger og modeller er svært komplekse for ikke-newtonske væsker.
Hva er forskjellen mellom overflatespenning og viskositet?
• Overflatespenning kan betraktes som en hendelse som oppstår i væsker på grunn av de ubalanserte intermolekylære kreftene, mens viskositet oppstår på grunn av krefter på bevegelige molekyler.
• Overflatespenning er tilstede i både bevegelige og ikke-bevegelige væsker, men viskositeten vises kun i bevegelige væsker.
