Τι καθορίζει το ιξώδες ενός υγρού;

Το ιξώδες ενός υγρού αναφέρεται στο πόσο εύκολα κινείται υπό πίεση. Ένα πολύ ιξώδες ρευστό θα κινείται λιγότερο εύκολα από ένα υγρό χαμηλού ιξώδους. Ο όρος ρευστό αναφέρεται σε υγρά και αέρια και τα δύο έχουν ιξώδες. Η ακριβής πρόβλεψη και μέτρηση της συμπεριφοράς ενός υγρού σε κίνηση είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό αποτελεσματικών βιομηχανικών εγκαταστάσεων και συσκευών.

Ένα υγρό σε κίνηση προσκολλάται στην επιφάνεια του δοχείου μέσω του οποίου ρέει. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα ενός υγρού πρέπει να είναι μηδενική στο τοίχωμα του σωλήνα ή του δοχείου. Η ταχύτητα του ρευστού αυξάνεται μακριά από την επιφάνεια του αγγείου, έτσι ένα ρευστό κινείται πραγματικά μέσα από ένα δοχείο σε στρώσεις. Η παραμόρφωση αυτού του υγρού ονομάζεται διάτμηση: Ένα ρευστό διασπάται όταν περνά πάνω από μια συμπαγή επιφάνεια. Η αντίσταση σε αυτή τη διάτμηση μέσα από το υγρό ονομάζεται ιξώδες.

Το ιξώδες προκαλείται από τριβή μέσα σε ένα υγρό. Είναι το αποτέλεσμα διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ σωματιδίων μέσα σε ένα υγρό. Αυτές οι διαμοριακές δυνάμεις αντιστέκονται στη διατμητική κίνηση του ρευστού και το ιξώδες ενός ρευστού είναι άμεσα ανάλογο με την ισχύ αυτών των δυνάμεων. Δεδομένου ότι ένα υγρό έχει μεγαλύτερη τάξη από ένα αέριο, προκύπτει ότι το ιξώδες οποιουδήποτε υγρού πρέπει να είναι σημαντικά υψηλότερο από το ιξώδες οποιουδήποτε αερίου.

instagram story viewer

Κάθε υγρό έχει το δικό του ειδικό ιξώδες και το μέτρο αυτού ονομάζεται συντελεστής ιξώδους, που υποδηλώνεται με το ελληνικό γράμμα mu. Ο συντελεστής είναι άμεσα ανάλογος με την ποσότητα πίεσης που απαιτείται για τη διάτμηση ενός υγρού. Ένα ιξώδες υγρό απαιτεί πολύ άγχος ή πίεση για να κινηθεί. Αυτό είναι λογικό, καθώς ένα παχύ υγρό παραμορφώνεται λιγότερο εύκολα ένα λεπτό υγρό. Η διαφορά στην ταχύτητα ενός ρευστού μεταξύ της ακμής επαφής (όπου είναι μηδέν) και του κέντρου είναι ένα άλλο μέτρο του ιξώδους. Αυτή η κλίση ταχύτητας είναι μικρή για ιξώδη υγρά, πράγμα που σημαίνει ότι η ταχύτητα δεν είναι πολύ μεγαλύτερη στο κέντρο από ότι προς την άκρη του.

Καθώς το ιξώδες οφείλεται στη διαμοριακή αλληλεπίδραση, έτσι αυτή η ιδιότητα επηρεάζεται από τη θερμότητα, δεδομένου ότι η θερμότητα είναι το αποτέλεσμα της κινητικής ενέργειας των μορίων σε ένα υγρό. Ωστόσο, η θερμότητα έχει πολύ διαφορετική επίδραση στα υγρά και τα αέρια. Η θέρμανση ενός υγρού οδηγεί σε μεγαλύτερο διαχωρισμό των μορίων του που σημαίνει ότι οι δυνάμεις μεταξύ αυτών αποδυναμώνουν. Κατά συνέπεια το ιξώδες ενός υγρού μειώνεται όταν θερμαίνεται. Η θέρμανση ενός αερίου προκαλεί το αντίστροφο. Τα πιο γρήγορα κινούμενα μόρια αερίου συγκρούονται συχνότερα μεταξύ τους, οδηγώντας σε αύξηση του ιξώδους.

Teachs.ru
  • Μερίδιο
instagram viewer