Sisältö
Nesteen viskositeetti viittaa siihen, kuinka helposti se liikkuu stressin alla. Erittäin viskoosi neste liikkuu vähemmän helposti kuin neste, jolla on alhainen viskositeetti. Termi neste viittaa nesteisiin ja kaasuihin, joilla molemmilla on viskositeetti. Liikkuvan nesteen käyttäytymisen tarkka ennustaminen ja mittaaminen on välttämätöntä tehokkaiden teollisuuslaitosten ja laitteiden suunnittelussa.
Tekninen määritelmä
Liikkeessä oleva neste tarttuu astian pintaan, jonka läpi se virtaa. Tämä tarkoittaa, että nesteen nopeuden on oltava nolla putken tai säiliön seinämässä. Nesteen nopeus kasvaa pois verisuonen pinnasta, joten neste todella liikkuu verisuonen läpi kerroksittain. Tämän nesteen muodonmuutosta kutsutaan leikkaukseksi: Neste leikataan, kun se kulkee kiinteän pinnan yli. Resistenssiä tälle leikkaukselle nesteen sisällä kutsutaan viskositeetiksi.
Viskositeetin syy
Viskositeetti johtuu nesteen kitkasta. Se on nesteessä olevien hiukkasten välisten molekyylien välisten voimien tulos. Nämä molekyylien väliset voimat vastustavat nesteen leikkausliikettä ja nesteen viskositeetti on suoraan verrannollinen näiden voimien lujuuteen. Koska neste on enemmän kuin kaasu, seuraa, että minkä tahansa nesteen viskositeetin on oltava huomattavasti suurempi kuin minkä tahansa kaasun viskositeetti.
Viskositeettikerroin
Jokaisella nesteellä on oma ominaisviskositeetti, ja tämän mittaa kutsutaan viskositeetin kerrokseksi, jota merkitään kreikkalaisella mu-kirjaimella mu. Kerroin on suoraan verrannollinen nesteen leikkaamiseen vaadittavan rasituksen määrään. Viskoosi neste vaatii paljon stressiä tai painetta liikkuakseen; tämä on syytä, koska paksu neste muodostaa vähemmän helposti ohuen nesteen. Nesteen nopeuden ero kosketusreunan (missä se on nolla) ja keskuksen välillä on toinen viskositeetin mitta. Tämä nopeusgradientti on pieni viskoosille nesteille, mikä tarkoittaa, että nopeus ei ole paljon suurempi keskustassa kuin sen reunaa kohti.
Lämpö vaikuttaa viskositeettiin
Koska viskositeetti johtuu molekyylien välisestä vuorovaikutuksesta, lämpö vaikuttaa tähän ominaisuuteen, koska lämpö on nesteessä olevien molekyylien kineettisen energian tulosta. Kuumuudella on kuitenkin hyvin erilainen vaikutus nesteisiin ja kaasuihin. Nesteen kuumentaminen johtaa sen molekyylien suurempaan erotteluun, mikä tarkoittaa, että niiden väliset voimat heikentyvät. Tämän seurauksena nesteen viskositeetti laskee kuumennettaessa. Kaasun lämmitys aiheuttaa päinvastaisen. Nopeammin liikkuvat kaasumolekyylit törmäävät useammin toisiinsa, mikä johtaa viskositeetin lisääntymiseen.