Συντελεστής 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 μελετήσουμε το θέμα λεπτομερώς.

Ιξώδες

Όπως έχετε δει, περισσότερο παχύρρευστο υγρό όπως το μέλι τείνει να ρέει αργά και λιγότερο παχύρρευστο υγρό, για παράδειγμα, το 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(Pa.s) 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

όπου,

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 Το "η" είναι Ns.m-2 ή Pa.s, δηλαδή Newton-second ανά τετραγωνικό μέτρο ή Pascal-second.

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

1 poise =0,1 Pa.s

Μονάδα MKS:Η μονάδα μέτρο-κιλό-δευτερόλεπτο του συντελεστή ιξώδους 

Το "η" είναι kg ms

Διάσταση συντελεστή ιξώδους:

Ο τύπος του συντελεστή ιξώδους γράφεται ως =F . δ / Α . v =M L T. L / (L². L T)μετά την επίλυση παίρνουμε, η =M L T που ισούται με kg ms

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 υγρών μορίων αυξάνεται λόγω της αύξησης της αντίστασης στη ροή που προκαλείται από την αυξημένη αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων. Αντίθετα, το ιξώδες των μορίων αερίου μειώνεται με την αύξηση της πίεσης.

Το ιξώδες ενός υγρού μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Για τα αέρια, αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, επειδή κατά τη θέρμανση, τα υγρά ρέουν πιο ελεύθερα και τα αέρια ρέουν αργά. Ωστόσο, η ποσότητα της ύλης είναι η ίδια και στα υγρά και στα αέρια.

Νόμος του ιξώδους

Δηλώνει ότι η διατμητική τάση είναι ευθέως ανάλογη του ρυθμού της διατμητικής παραμόρφωσης. Ο ρυθμός διατμητικής παραμόρφωσης, με άλλα λόγια, συνεπάγεται κλίση ταχύτητας.

Διατμητική τάση – η δύναμη που προκαλείται για να προκαλέσει ολίσθηση μεταξύ γειτονικών στρωμάτων.

Διατμητική τάση – ο λόγος μετατόπισης προς την αρχική διάσταση ενός αντικειμένου λόγω τάσης. Συμβολίζεται με μετατόπιση κατά μήκος ενός στρώματος διαιρούμενο με το ύψος από τη βάση.

Ιξώδες νερού

Το ιξώδες του νερού σε θερμοκρασία δωματίου (250 C) είναι 0,89 m Pa.s (Milli Pascal δευτερόλεπτα). Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η θερμοκρασία επηρεάζει άμεσα το ιξώδες ενός ρευστού και ως εκ τούτου σε διαφορετικές θερμοκρασίες, τα υγρά παρουσιάζουν διαφορετικές τιμές για το ιξώδες. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, το ιξώδες μειώνεται και αντίστροφα.

Ιξώδες αέρα

Το ιξώδες του αέρα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία. Το ιξώδες του αέρα στους 25 βαθμούς Κελσίου είναι 18,5 μPa s (micro Pascal δευτερόλεπτα), το οποίο είναι περίπου 50 φορές μικρότερο από το ιξώδες του νερού στην ίδια θερμοκρασία.

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. Ένα ιξωδόμετρο βοηθά στη λήψη ακριβέστερης μέτρησης του ιξώδους.