Overfladespænding vs. viskositet
Viskositet og overfladespænding er to meget vigtige fænomener med hensyn til væskers mekanik og statik. Områder som hydrodynamik, aerodynamik og endda luftfart er påvirket af konsekvenserne af disse fænomener. Det er afgørende at have en solid viden om disse fænomener for at udmærke sig på sådanne områder. Denne artikel vil sammenligne viskositet og overfladespænding og præsentere forskellene mellem de to.
Hvad er overfladespænding?
Overvej en homogen væske. Hvert molekyle i centrale dele af væsken vil have nøjagtig samme mængde kraft, der trækker det til hver side. De omgivende molekyler trækker det centrale molekyle ensartet i alle retninger. Overvej nu et overflademolekyle. Det har kun kræfter, der virker på det mod væsken. Luft-væske-klæbekræfterne er ikke engang nær så stærke som væske-væske-klæbekræfterne. Derfor bliver overflademolekylerne tiltrukket mod midten af væsken, hvilket skaber et pakket lag af molekyler. Dette overfladelag af molekyler virker som en tynd film på væsken. Hvis vi tager det virkelige eksempel med vandstrideren, bruger den denne tynde film til at placere sig på overfladen af vandet. Det glider på dette lag. Hvis det ikke er for dette lag, ville det drukne med det samme. Overfladespænding er defineret som kraften parallelt med overfladen vinkelret på en enhedslængdelinje tegnet på overfladen. Enhederne for overfladespænding er Nm-1 Overfladespænding er også defineret som energi pr. arealenhed. Dette giver også overfladespændingen en ny enhed Jm-2 Overfladespænding, som opstår mellem to ikke-blandbare væsker, er kendt som grænsefladespændingen.
Hvad er viskositet?
Viskositet er defineret som et mål for modstanden af en væske, som bliver deformeret af enten forskydningsspænding eller trækspænding. Med mere almindelige ord er viskositet den "indre friktion" af en væske. Det kaldes også tykkelsen af en væske. Viskositet er simpelthen friktionen mellem to lag af en væske, når de to lag bevæger sig i forhold til hinanden. Sir Isaac Newton var en pioner inden for væskemekanik. Han postulerede, at for en newtonsk væske er forskydningsspændingen mellem lagene proportional med hastighedsgradienten i retningen vinkelret på lagene. Den proportionelle konstant (proportionalitetsfaktor), der anvendes her, er væskens viskositet. Viskositeten er norm alt angivet med det græske bogstav "µ". En væskes viskositet kan måles ved hjælp af viskosimeter og rheometre. Viskositetsenhederne er Pascal-sekunder (eller Nm-2s). CGS-systemet bruger enheden "poise" opkaldt efter Jean Louis Marie Poiseuille til at måle viskositet. En væskes viskositet kan også måles ved flere eksperimenter. En væskes viskositet afhænger af temperaturen. Viskositeten falder, når temperaturen stiger.
τ=μ ∂u/∂y
Viskositetsligninger og modeller er meget komplekse for ikke-newtonske væsker.
Hvad er forskellen mellem overfladespænding og viskositet?
• Overfladespænding kan betragtes som en hændelse, der opstår i væsker på grund af de ubalancerede intermolekylære kræfter, hvorimod viskositet opstår på grund af kræfter på bevægelige molekyler.
• Overfladespænding er til stede i både bevægelige og ikke-bevægelige væsker, men viskositeten vises kun i væsker i bevægelse.
