Povrchové napětí vs viskozita
Viskozita a povrchové napětí jsou dva velmi důležité jevy týkající se mechaniky a statiky tekutin. Důsledky těchto jevů jsou ovlivněny obory jako hydrodynamika, aerodynamika a dokonce i letectví. Abychom v těchto oblastech vynikali, je nezbytné mít dobré znalosti o těchto jevech. Tento článek porovná viskozitu a povrchové napětí a představí rozdíly mezi těmito dvěma.
Co je povrchové napětí?
Považujte za homogenní kapalinu. Každá molekula v centrální části kapaliny bude mít přesně stejnou sílu, která ji přitáhne na každou stranu. Okolní molekuly táhnou centrální molekulu rovnoměrně ve všech směrech. Nyní zvažte povrchovou molekulu. Na kapalinu působí pouze síly. Lepicí síly vzduch – kapalina nejsou ani zdaleka tak silné jako kohezní síly kapalina – kapalina. Proto jsou povrchové molekuly přitahovány směrem ke středu kapaliny, čímž se vytváří sbalená vrstva molekul. Tato povrchová vrstva molekul působí na kapalinu jako tenký film. Pokud vezmeme skutečný příklad vodního stridera, používá tento tenký film k umístění na hladinu vody. Po této vrstvě klouže. Nebýt této vrstvy, okamžitě by se utopila. Povrchové napětí je definováno jako síla rovnoběžná s povrchem kolmá k přímce jednotkové délky nakreslené na povrchu. Jednotky povrchového napětí jsou Nm-1 Povrchové napětí je také definováno jako energie na jednotku plochy. To také dává povrchovému napětí novou jednotku Jm-2 Povrchové napětí, ke kterému dochází mezi dvěma nemísitelnými kapalinami, je známé jako mezipovrchové napětí.
Co je viskozita?
Viskozita je definována jako míra odporu kapaliny, která je deformována buď smykovým napětím nebo tahovým napětím. Obecněji řečeno, viskozita je „vnitřní tření“tekutiny. Označuje se také jako tloušťka tekutiny. Viskozita je jednoduše tření mezi dvěma vrstvami tekutiny, když se tyto dvě vrstvy vzájemně pohybují. Sir Isaac Newton byl průkopníkem v mechanice tekutin. Předpokládal, že pro newtonskou tekutinu je smykové napětí mezi vrstvami úměrné gradientu rychlosti ve směru kolmém k vrstvám. Zde použitá proporcionální konstanta (faktor proporcionality) je viskozita kapaliny. Viskozita se obvykle označuje řeckým písmenem „µ“. Viskozitu kapaliny lze měřit pomocí viskozimetrů a reometrů. Jednotky viskozity jsou Pascal-sekundy (nebo Nm-2s). Systém cgs používá k měření viskozity jednotku „poise“pojmenovanou po Jean Louis Marie Poiseuille. Viskozitu kapaliny lze také měřit několika experimenty. Viskozita kapaliny závisí na teplotě. Viskozita klesá s rostoucí teplotou.
τ=μ ∂u/∂y
Viskozitní rovnice a modely jsou velmi složité pro nenewtonské kapaliny.
Jaký je rozdíl mezi povrchovým napětím a viskozitou?
• Povrchové napětí lze považovat za událost, ke které dochází v kapalinách v důsledku nevyvážených mezimolekulárních sil, zatímco viskozita vzniká v důsledku sil působících na pohybující se molekuly.
• Povrchové napětí je přítomno v pohybujících se i nepohybujících se tekutinách, ale viskozita se objevuje pouze v pohybujících se tekutinách.
