Explicația diferenței dintre viscozitate și flotabilitate

Vâscozitatea și flotabilitatea sunt doi factori care afectează fluidele, cum ar fi lichidele și gazele. La prima vedere, termenii par a fi foarte asemănători, deoarece ambii par să facă un fluid să reziste oricărui obiect care trece prin el. Aceasta este de fapt neadevărat, deoarece ambii termeni se referă de fapt la forțe foarte specifice exercitate fie în exterior, fie în interior. Variațiile ambilor factori fac ca lichidele și gazele să se comporte foarte diferit.

Flotabilitatea se referă la forța specifică ascendentă exercitată de un lichid sau un gaz asupra unui obiect scufundat în el. Aceasta este forța principală care permite unui obiect să plutească. Cu toate acestea, un obiect plutitor trebuie să deplaseze o masă de apă mai mare decât masa sa pentru a pluti. În caz contrar, forța ascendentă nu va fi suficient de mare pentru a preveni scufundarea. Acest lucru este legat de densitatea apei; de exemplu, dacă apa este mai densă, un obiect mai greu va trebui să se deplaseze mai puțin din ea pentru a rămâne pe linia de plutire, deoarece apa va avea o masă mai mare.

Vâscozitatea este pur și simplu definită ca rezistența la curgere a unui lichid sau a unui gaz. Cu cât gazul sau lichidul trebuie să curgă mai puțin înclinat, cu atât este mai vâscos. Vâscozitatea în lichide și gaze este cauzată de structura lor moleculară; lichidele sau gazele foarte vâscoase au compoziții moleculare care cauzează o mare frecare internă atunci când se mișcă. Această frecare rezistă în mod natural fluxului. Lichidele și gazele cu frecare internă scăzută vor curge foarte ușor. Vâscozitatea este diferită de flotabilitate prin faptul că descrie forțele interne din interiorul unei substanțe, mai degrabă decât o forță ascendentă exercitată de o substanță asupra unei alte substanțe.

În timp ce ambii factori de flotabilitate și vâscozitate vor permite unui obiect să plutească pentru o perioadă limitată de timp, vâscozitatea nu este eficientă în menținerea unui obiect pe linia de plutire la nesfârșit. Când un obiect intră într-un lichid, lichidul pe care îl deplasează este forțat să curgă în jos către ambele părți, făcând loc obiectului. Într-un lichid extrem de vâscos, acest flux va fi mult decelerat, ceea ce înseamnă că obiectul poate sta deasupra lichidului „deplasat” timp de ceva timp înainte de scufundare. Cu toate acestea, chiar dacă fricțiunea accelerează mișcarea internă, această mișcare are loc încă încet, dar sigur și obiectul se va scufunda în cele din urmă dacă vâscozitatea este un factor.

Aplicarea căldurii afectează, de asemenea, flotabilitatea și vâscozitatea în mod diferit. Încălzirea unei substanțe vâscoase îi va scădea vâscozitatea, deoarece moleculele din interior câștigă mai multă energie și sunt capabile să depășească fricțiunea internă mai ușor. Efectul căldurii are asupra flotabilității, totuși, depinde de ce fel de lichid sau gaz se încălzește. În general, încălzirea unui lichid scade densitatea acestuia, scăzând potențialul său de a exercita o forță plutitoare, deoarece masa fluidului deplasat pe volum scade. Cu toate acestea, unele lichide, inclusiv apa, pot crește în densitate atunci când sunt încălzite ușor. Apa este cea mai densă la 39,2 grade Fahrenheit, deci încălzirea apei de la 38 Fahrenheit la 39 Fahrenheit va crește de fapt potențialul său de forță plutitoare.