Forskjellen mellom overflatespenning og viskositet

Overflatespenning vs viskositet

Viskositet og overflatespenning er to svært viktige fenomener knyttet til mekanikk og statikk av væsker. Felt som hydrodynamikk, aerodynamikk og til og med luftfart påvirkes av konsekvensene av disse fenomenene. Det er viktig å ha god kunnskap i 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 den til hver side. De omkringliggende molekylene trekker det sentrale molekylet jevnt i alle retninger. Betrakt nå et overflatemolekyl. Den har bare krefter som virker på den mot væsken. Luft-væskeklemmekreftene er ikke engang nesten like sterke som væske-væske-kohesive krefter. Derfor blir overflatemolekylene tiltrukket mot midten av væsken, og skaper et pakket lag av molekyler. Dette overflatelaget av molekyler virker som en tynn film på væsken. Hvis vi tar det virkelige eksemplet på vannet, bruker den denne tynne filmen til å plassere seg på overflaten av vannet. Det glir på dette laget. Hvis det ikke er for dette laget, ville det drukne umiddelbart. Overflatespenning er definert som kraften parallelt med overflaten vinkelrett på en lengdelinje på overflaten som er tegnet på overflaten. Enhetene av overflatespenning er Nm^-1. Overflatespenning er også definert som energi per enhet område. Dette gir også overflatespenning en ny enhet Jm^-2. Overflatespenning, som oppstår mellom to ikke-blandbare væsker, kalles grensespenningen.

Hva er viskositet?

Viskositet er definert som et mål for motstanden til et fluid, som deformeres ved enten skjærspenning eller strekkspenning. I mer vanlige ord er viskositeten den "indre friksjon" av et fluidum. Det er også referert til som tykkelsen på en væske. Viskositet er rett og slett friksjonen mellom to lag av et fluid når de to lagene beveger seg i forhold til hverandre. Sir Isaac Newton var en pioner innen væskemekanikk. Han postulerte at for en newtonsk væske er skjærspenningen mellom lagene proporsjonal med hastighetsgradienten i retningen vinkelrett på lagene. Den proporsjonale konstante (proportionalitetsfaktoren) anvendt her er væskens viskositet. Viskositeten er vanligvis betegnet med det greske bokstaven "μ". Viskositet av et fluid kan måles ved bruk av viskometre og rheometre. Viskositetsenhetene er Pascal-sekunder (eller Nm^-2s). Cgs-systemet bruker enheten "poise" oppkalt etter Jean Louis Marie Poiseuille for å måle viskositeten. Viskositet av et fluid kan også måles ved flere eksperimenter. Viskositeten til et væske avhenger av temperaturen. Viskositeten minker etter hvert som temperaturen øker.

τ = μ ∂u / ∂y

Viskositetslikninger og modeller er svært komplekse for ikke-newtonske væsker.