Oppervlaktespanning versus viscositeit
Viscositeit en oppervlaktespanning zijn twee zeer belangrijke fenomenen met betrekking tot de mechanica en statica van vloeistoffen. Gebieden als hydrodynamica, aerodynamica en zelfs luchtvaart worden beïnvloed door de gevolgen van deze verschijnselen. Het is essentieel om een gedegen kennis van deze verschijnselen te hebben om op dergelijke gebieden uit te blinken. Dit artikel vergelijkt viscositeit en oppervlaktespanning en presenteert de verschillen tussen de twee.
Wat is oppervlaktespanning?
Beschouw een homogene vloeistof. Elk molecuul in de centrale delen van de vloeistof zal precies dezelfde hoeveelheid kracht hebben om het naar alle kanten te trekken. De omringende moleculen trekken het centrale molecuul gelijkmatig in elke richting. Beschouw nu een oppervlaktemolecuul. Het heeft alleen krachten die erop inwerken in de richting van de vloeistof. De lucht-vloeistof hechtkrachten zijn lang niet zo sterk als de vloeistof-vloeistof cohesiekrachten. Daarom worden de oppervlaktemoleculen aangetrokken naar het midden van de vloeistof, waardoor een opeengepakte laag moleculen ontstaat. Deze oppervlaktelaag van moleculen werkt als een dunne film op de vloeistof. Als we het echte voorbeeld van de schaatsenrijder nemen, gebruikt deze deze dunne film om zichzelf op het wateroppervlak te plaatsen. Het glijdt over deze laag. Als het niet voor deze laag is, zou het onmiddellijk verdrinken. Oppervlaktespanning wordt gedefinieerd als de kracht evenwijdig aan het oppervlak loodrecht op een lijn met een lengte-eenheid die op het oppervlak is getekend. De eenheden van oppervlaktespanning zijn Nm-1 Oppervlaktespanning wordt ook gedefinieerd als energie per oppervlakte-eenheid. Dit geeft ook oppervlaktespanning een nieuwe eenheid Jm-2 Oppervlaktespanning, die optreedt tussen twee niet-mengbare vloeistoffen, staat bekend als de grensvlakspanning.
Wat is viscositeit?
Viscositeit wordt gedefinieerd als een maat voor de weerstand van een vloeistof, die wordt vervormd door schuifspanning of trekspanning. In meer algemene woorden, viscositeit is de "interne wrijving" van een vloeistof. Het wordt ook wel de dikte van een vloeistof genoemd. Viscositeit is gewoon de wrijving tussen twee lagen van een vloeistof wanneer de twee lagen ten opzichte van elkaar bewegen. Sir Isaac Newton was een pionier op het gebied van vloeistofmechanica. Hij postuleerde dat voor een Newtonse vloeistof de schuifspanning tussen de lagen evenredig is met de snelheidsgradiënt in de richting loodrecht op de lagen. De hier gebruikte proportionele constante (proportionaliteitsfactor) is de viscositeit van de vloeistof. De viscositeit wordt meestal aangegeven met de Griekse letter “µ”. De viscositeit van een vloeistof kan worden gemeten met behulp van viscositeitsmeters en reometers. De eenheden van viscositeit zijn Pascal-seconden (of Nm-2s). Het cgs-systeem gebruikt de eenheid "poise" genoemd naar Jean Louis Marie Poiseuille om de viscositeit te meten. De viscositeit van een vloeistof kan ook worden gemeten door verschillende experimenten. De viscositeit van een vloeistof is afhankelijk van de temperatuur. De viscositeit neemt af naarmate de temperatuur stijgt.
τ=μ ∂u/∂y
Viscositeitsvergelijkingen en modellen zijn erg complex voor niet-Newtonse vloeistoffen.
Wat is het verschil tussen oppervlaktespanning en viscositeit?
• Oppervlaktespanning kan worden beschouwd als een incident dat optreedt in vloeistoffen vanwege de ongebalanceerde intermoleculaire krachten, terwijl viscositeit optreedt als gevolg van krachten op bewegende moleculen.
• Oppervlaktespanning is aanwezig in zowel bewegende als niet-bewegende vloeistoffen, maar viscositeit komt alleen voor in bewegende vloeistoffen.
