Διαστατικός τύπος Συντελεστή Ιξώδους

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί το μέλι είναι πιο πηχτό από το νερό; Ή γιατί διαφορετικά υγρά έχουν διαφορετική σύσταση;

Για παράδειγμα, ρίξτε λίγο νερό και μέλι σε διαφορετικά ποτήρια ταυτόχρονα. Παρατηρήσατε κάποια διαφορά στον χρόνο που χρειάζεται κάθε υγρό για να φτάσει στα αντίστοιχα ποτήρια; Το μέλι χρειάστηκε περισσότερο χρόνο για να φτάσει στο ποτηράκι από το νερό ή το αντίστροφο;

Αυτό οφείλεται στην εσωτερική αντίσταση μεταξύ των μορίων που εμποδίζουν την κίνηση ενός υγρού. Αυτό το πάχος ή η τριβή των υγρών αναφέρεται ως το ιξώδες ενός υγρού. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι το μέλι είναι πιο παχύρρευστο από το νερό. Τώρα, ας δούμε το θέμα λεπτομερώς.

Ιξώδες:

Όπως έχετε δει, περισσότερο παχύρρευστο υγρό όπως το μέλι τείνει να ρέει αργά και λιγότερο παχύρρευστο υγρό, για παράδειγμα, νερό, ρέει ελεύθερα. Το ιξώδες μπορεί απλά να εξηγηθεί ως η αντίσταση που προκαλείται λόγω της τριβής μεταξύ γειτονικών στρωμάτων ενός υγρού που βρίσκονται σε σχετική κίνηση. Έτσι, ο ορισμός του ιξώδους θα ήταν η αντίσταση ενός ρευστού στη ροή. Η μονάδα ιξώδους SI είναι Pascal-second(Pas) και η μονάδα CGS είναι Poise(P).

Σχετίζονται ως 

  1 Pa.s =10 poise

Τύπος συντελεστή ιξώδους: 

Ο συντελεστής ιξώδους με μαθηματικούς όρους μπορεί να αναπαρασταθεί ως: 

η =F . δ / Α . v

πού,

F =είναι το ποσό της δύναμης που απαιτείται για τη διατήρηση της κλίσης ταχύτητας μεταξύ δύο διαδοχικών στρωμάτων υγρού ανά μονάδα επιφάνειας.

A =περιοχή

d =απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών στρωμάτων υγρού που υπάρχουν το ένα πάνω στο άλλο

v =ταχύτητα

Γενικά, το ιξώδες του αερίου είναι μικρότερο από αυτό του υγρού.

Μονάδες συντελεστή ιξώδους

• Μονάδα SI:Η μονάδα Si του συντελεστή ιξώδους "η" είναι Ns.m-2 ή Pa.s, δηλαδή Newton-second ανά τετραγωνικό μέτρο ή Pascal-seconds.

• Μονάδα CGS:Η μονάδα εκατοστών γραμμαρίων δευτερολέπτου του συντελεστή ιξώδους "η" είναι Poise, ή μπορούμε επίσης να πούμε dyne-sec / cm2.

• 1 poise =0,1 Pa.s

• Μονάδα MKS:Η μονάδα μέτρου-κιλό-δευτερολέπτου του συντελεστή ιξώδους "η" είναι kg m-1s-1

Τύπος διαστάσεων:

Οι διαστάσεις της φυσικής ποσότητας είναι οι δυνάμεις στις οποίες αυξάνονται οι βασικές ποσότητες για να αντιπροσωπεύουν αυτό το ποσό. Ο τύπος διαστάσεων οποιουδήποτε φυσικού μεγέθους είναι μια εξίσωση που εξηγεί πώς και ποιες από τις βασικές ποσότητες περιέχονται σε αυτή την ποσότητα. Γράφεται περικλείοντας τα σύμβολα που αντιπροσωπεύουν τα βασικά ποσά σε αγκύλες με την αντίστοιχη ισχύ, δηλαδή [].

Π.χ., ο τύπος διάστασης της μετατόπισης είναι:[L]

Μια διαστατική εξίσωση λαμβάνεται εξισώνοντας ένα φυσικό μέγεθος με τον τύπο διαστάσεων που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της εξίσωσης διαστάσεων οποιουδήποτε φυσικού μεγέθους.

Διάσταση συντελεστή ιξώδους:

Ο τύπος του συντελεστή ιξώδους γράφεται ως

η =F . δ / Α . v

   =M L T-2. L / (L². L T-1)

μετά την επίλυση, παίρνουμε, 

η =[M1 L-1 T-1] 

που ισούται με kg m-1s-1

Παράγοντες που επηρεάζουν το ιξώδες:

Η πίεση και η θερμοκρασία είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το ιξώδες. Με την αύξηση της πίεσης, το ιξώδες των μορίων του υγρού αυξάνεται λόγω της αύξησης της αντίστασης στη ροή που προκαλείται από την αυξημένη αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων, ενώ το ιξώδες των μορίων αερίου μειώνεται με την αύξηση της πίεσης.

Το ιξώδες ενός υγρού μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, και για τα αέρια, αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, επειδή κατά τη θέρμανση, τα υγρά ρέουν πιο ελεύθερα και τα αέρια ρέουν αργά, αλλά η ποσότητα της ύλης είναι ίδια σε τόσο υγρά όσο και αέρια.

Συμπέρασμα:

Το ιξώδες μπορεί να οριστεί ως η εσωτερική αντίσταση που αντιμετωπίζει μια υγρή ή ρευστή ουσία, μετρούμενη ως προς τη διατμητική τάση του ρευστού. Όταν το ιξώδες ενός ρευστού είναι απολύτως μηδενικό, η υγρή ύλη θεωρείται το ιδανικό μη ιξώδες ρευστό. Λόγω της εσωτερικής τριβής μεταξύ των στρωμάτων ρευστού καθώς γλιστρούν το ένα δίπλα στο άλλο όταν ρέει το υγρό, το ιξώδες μετράει την αντίσταση. Όταν υπάρχει αύξηση της θερμοκρασίας, το ιξώδες των υγρών μειώνεται. Αντίθετα, το ιξώδες των αερίων αυξάνεται με την άνοδο της θερμοκρασίας. Υπάρχει πάντα κάποια σύγχυση μεταξύ των δύο τύπων μετρήσεων ιξώδους. Μερικές φορές θεωρείται ότι είναι το ίδιο. Ωστόσο, το ιξώδες θα είναι μεγαλύτερο όταν η μεταλλική μπάλα πέφτει αργά. Με τη βοήθεια ενός ιξωδόμετρου παρέχεται ακριβέστερη μέτρηση του ιξώδους.