Kas ir viskozitāte fizikā?

Montijs Rakuzens / Getty Images

Viskozitāte ir mērījums tam, cik izturīga ir a šķidrums ir mēģinājumi tam pārvietoties. Šķidrums ar zemu viskozitāti tiek uzskatīts par 'plānu', savukārt šķidrums ar augstu viskozitāti tiek uzskatīts par 'biezu'. Vieglāk pārvietoties caur zemas viskozitātes šķidrumu (piemēram, ūdeni) nekā ar augstas viskozitātes šķidrumu (piemēram, medu).

Galvenās atziņas: viskozitātes nozīme

• Viskozitāte, šķidruma “biezums”, norāda uz šķidruma izturību pret kustību caur to.
• Piemēram, ūdenim ir zema vai “plāna” viskozitāte, bet medum – “bieza” vai augsta viskozitāte.
• Viskozitātes likumam ir svarīga nozīme tādās jomās kā tintes drukāšana, olbaltumvielu preparāti un injekcijas, kā arī pārtikas un dzērienu ražošana.

Viskozitātes definīcija

Viskozitāte attiecas uz šķidruma biezumu. Viskozitāte rodas mijiedarbības vai berzes rezultātā starp molekulām šķidrumā. Līdzīgi kā berze starp kustīgām cietām vielām, viskozitāte noteiks enerģiju, kas nepieciešama šķidruma plūsmai.

Fizikā viskozitāti bieži izsaka, izmantojot Īzaka Ņūtona vienādojumu šķidrumiem, kas ir līdzīgs Ņūtona vienādojumu otrais likums no kustības. Šis likums nosaka, ka, ja spēks iedarbojas uz objektu, tas izraisīs objekta paātrināšanos. Jo lielāka ir objekta masa, jo lielāks spēks būs nepieciešams, lai tas paātrinātu.

Viskozitātes formula

Viskozitātes formulu bieži izsaka, izmantojot Ņūtons vienādojums šķidrumiem:

F/A = n (dv/dr)

kur F pārstāv spēku un A pārstāv apgabalu. Tātad, F/A , vai spēks dalīts ar laukumu, ir vēl viens veids, kā noteikt viskozitāti. Dv sadalīts dr apzīmē 'lielo ātrumu' vai šķidruma kustības ātrumu. The n ir nemainīga vienība, kas vienāda ar 0,00089 Pa s (Paskāls-sekunde), kas ir dinamiska viskozitātes mērvienība. Šim likumam ir daži svarīgi praktiski pielietojumi, piemēram, tintes drukāšana, olbaltumvielu preparāti/injekcijas un pārtikas/dzērienu ražošana.

Ņūtona un neņūtona šķidruma viskozitāte

Visbiežāk sastopamajiem šķidrumiem, ko sauc par Ņūtona šķidrumiem, ir nemainīga viskozitāte. Palielinot spēku, ir lielāka pretestība, taču tas ir nemainīgs proporcionāls pieaugums. Īsāk sakot, Ņūtona šķidrums turpina darboties kā šķidrums neatkarīgi no tā, cik daudz spēka tajā tiek ielikts.

Turpretim neņūtona šķidrumu viskozitāte nav nemainīga, bet gan ļoti mainās atkarībā no pielietotā spēka. Klasisks neņūtona šķidruma piemērs ir Oobleck (dažreiz saukta par 'slime' un bieži tiek izgatavota pamatskolas dabaszinību stundās), kas uzrāda cietu izturēšanos, ja tiek pielietots liels spēks. Cits neņūtona šķidrumu kopums ir pazīstams kā magnetoreoloģiskie šķidrumi. Tie reaģē uz magnētiskajiem laukiem, kļūstot gandrīz cieti, bet atgriežas šķidrā stāvoklī, kad tie tiek noņemti no magnētiskā lauka

Kāpēc viskozitāte ir svarīga ikdienas dzīvē

Lai gan viskozitāte ikdienas dzīvē var šķist maznozīmīga, tā patiesībā var būt ļoti svarīga daudzās dažādās jomās. Piemēram:

Eļļošana transportlīdzekļos.Ielejot eļļu automašīnā vai kravas automašīnā, jums jāapzinās tās viskozitāte. Tas ir tāpēc, ka viskozitāte ietekmē berzi, un berze, savukārt, ietekmē siltumu. Turklāt viskozitāte ietekmē arī eļļas patēriņa ātrumu un automašīnas iedarbināšanas vieglumu karstā vai aukstā laikā. Dažām eļļām ir stabilāka viskozitāte, bet citas reaģē uz karstumu vai aukstumu; ja jūsu eļļas viskozitātes indekss ir zems, karsējot tā var kļūt plānāka, kas var radīt problēmas, ekspluatējot automašīnu karstā vasaras dienā.Ēdienu gatavošana.Viskozitātei ir liela nozīme ēdiena gatavošanā un pasniegšanā. Cepamo eļļu viskozitāte var mainīties vai nemainīties karsējot, savukārt daudzas, atdziestot, kļūst daudz viskozākas. Tauki, kas karsējot ir vidēji viskozi, atdzesēti kļūst cieti. Dažādas virtuves paļaujas arī uz mērču, zupu un sautējumu viskozitāti. Piemēram, bieza kartupeļu un puravu zupa, kad tā ir mazāk viskoza, kļūst par franču vichyssoise. Daži viskozi šķidrumi piešķir ēdienam tekstūru; piemēram, medus ir diezgan viskozs un var mainīt ēdiena “mutes sajūtu”.Ražošana.Ražošanas aprīkojumam ir nepieciešama atbilstoša eļļošana, lai tas darbotos vienmērīgi. Pārāk viskozas smērvielas var iestrēgt un aizsprostot cauruļvadus. Pārāk plānas smērvielas nodrošina pārāk vāju kustīgo daļu aizsardzību.Medicīna.Viskozitātei var būt izšķiroša nozīme medicīnā, jo šķidrumi organismā tiek ievadīti intravenozi. Asins viskozitāte ir galvenā problēma: pārāk viskozas asinis var veidot bīstamus iekšējos recekļus, savukārt pārāk plānas asinis nesarecēs; tas var izraisīt bīstamu asins zudumu un pat nāvi.