کشش سطح در مقابل ویسکوزیته
ویسکوزیته و کشش سطحی دو پدیده بسیار مهم در مورد مکانیک و استاتیک سیالات هستند. رشته هایی مانند هیدرودینامیک، آیرودینامیک و حتی هوانوردی تحت تأثیر پیامدهای این پدیده ها هستند. داشتن دانش صحیح در این پدیده ها برای برتری در چنین زمینه هایی ضروری است. این مقاله ویسکوزیته و کشش سطحی را مقایسه می‌کند و تفاوت‌های بین این دو را ارائه می‌کند.
تنش سطحی چیست؟
یک مایع همگن را در نظر بگیرید. هر مولکولی در قسمت‌های مرکزی مایع دقیقاً همان مقدار نیرویی خواهد داشت که آن را به هر طرف می‌کشد.مولکول های اطراف مولکول مرکزی را به طور یکنواخت در هر جهت می کشند. حال یک مولکول سطحی را در نظر بگیرید. فقط نیروهایی دارد که به سمت مایع بر روی آن وارد می شود. نیروهای چسبنده هوا - مایع حتی به اندازه نیروهای چسبنده مایع - مایع قوی نیستند. بنابراین، مولکول‌های سطحی به سمت مرکز مایع جذب می‌شوند و لایه‌ای از مولکول‌ها را ایجاد می‌کنند. این لایه سطحی از مولکول ها مانند یک لایه نازک روی مایع عمل می کند. اگر مثال واقعی آب را در نظر بگیریم، از این لایه نازک برای قرار دادن خود روی سطح آب استفاده می کند. روی این لایه می لغزد. اگر این لایه نباشد، بلافاصله غرق می شود. کشش سطحی به عنوان نیرویی موازی با سطح عمود بر خط واحد طول کشیده شده بر روی سطح تعریف می شود. واحدهای کشش سطحی Nm-1 هستند کشش سطحی نیز به عنوان انرژی در واحد سطح تعریف می شود. این همچنین به کشش سطحی یک واحد جدید می دهد.
ویسکوزیته چیست؟
ویسکوزیته به عنوان معیاری از مقاومت سیال تعریف می شود که در اثر تنش برشی یا تنش کششی تغییر شکل می دهد. به عبارت رایج تر، ویسکوزیته «اصطکاک داخلی» سیال است. به ضخامت سیال نیز گفته می شود. ویسکوزیته به سادگی اصطکاک بین دو لایه سیال است که این دو لایه نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. سر آیزاک نیوتن از پیشگامان مکانیک سیالات بود. او فرض کرد که برای سیال نیوتنی، تنش برشی بین لایه‌ها متناسب با گرادیان سرعت در جهت عمود بر لایه‌ها است. ثابت متناسب (ضریب تناسب) مورد استفاده در اینجا ویسکوزیته سیال است. ویسکوزیته معمولاً با حرف یونانی "µ" نشان داده می شود. ویسکوزیته سیال را می توان با استفاده از ویسکومتر و رئومتر اندازه گیری کرد. واحدهای ویسکوزیته پاسکال ثانیه هستند (یا Nm-2s). سیستم cgs از واحد "poise" به نام ژان لوئیس ماری پوازوی برای اندازه گیری ویسکوزیته استفاده می کند.ویسکوزیته یک سیال را می توان با چندین آزمایش نیز اندازه گیری کرد. ویسکوزیته سیال به دما بستگی دارد. ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می یابد.
τ=μ ∂u/∂y
معادلات و مدل‌های ویسکوزیته برای سیالات غیرنیوتنی بسیار پیچیده هستند.
تفاوت بین کشش سطحی و ویسکوزیته چیست؟
• کشش سطحی را می توان به عنوان حادثه ای در نظر گرفت که در مایعات به دلیل نیروهای بین مولکولی نامتعادل رخ می دهد، در حالی که ویسکوزیته به دلیل نیروهای وارد بر مولکول های متحرک رخ می دهد.
• کشش سطحی در سیالات متحرک و غیر متحرک وجود دارد، اما ویسکوزیته فقط در سیالات متحرک ظاهر می شود.
