Vad bestämmer vätskans viskositet?

Viskositeten hos en vätska avser hur lätt den rör sig under stress. En mycket viskös vätska kommer att röra sig mindre lätt än en vätska med låg viskositet. Uttrycket vätska avser vätskor och gaser som båda har viskositet. Exakt förutsägelse och mätning av beteendet hos en vätska i rörelse är avgörande för utformningen av effektiva industrianläggningar och apparater.

En vätska i rörelse vidhäftar till ytan på kärlet genom vilken det flyter. Detta betyder att hastigheten för en vätska måste vara noll vid rörets eller behållarens vägg. Vätskans hastighet ökar bort från kärlets yta, så att en vätska faktiskt rör sig genom ett kärl i lager. Deformationen av denna vätska kallas en skjuvning: En vätska skärs när den passerar över en fast yta. Motstånd mot denna skjuvning inifrån vätskan kallas viskositet.

Viskositet orsakas av friktion i en vätska. Det är resultatet av intermolekylära krafter mellan partiklar i en vätska. Dessa intermolekylära krafter motstår vätskans skjuvningsrörelse och vätskans viskositet är direkt proportionell mot styrkan hos dessa krafter. Eftersom en vätska är mer ordnad än en gas, följer att viskositeten hos någon vätska måste vara betydligt högre än viskositeten hos någon gas.

Varje vätska har sin egen specifika viskositet och måttet på detta kallas viskositetskoefficienten, betecknad med den grekiska bokstaven mu. Koefficienten är direkt proportionell mot den mängd stress som krävs för att skjuva en vätska. En viskös vätska kräver mycket stress eller tryck för att röra sig; detta är självklart, eftersom en tjock vätska deformerar mindre lätt en tunn vätska. Skillnaden i hastighet för en vätska mellan kontaktkanten (där den är noll) och centrum är ett annat mått på viskositeten. Denna hastighetsgradient är liten för viskösa vätskor, vilket innebär att hastigheten inte är så mycket större i mitten än mot dess kant.

Eftersom viskositeten beror på intermolekylär interaktion, så påverkas denna egenskap av värme, med tanke på att värme är resultatet av den kinetiska energin hos molekyler i en vätska. Värme har dock en mycket annan effekt på vätskor och gaser. Uppvärmning av en vätska resulterar i större separation av dess molekyler vilket innebär att krafterna mellan dessa försvagas. Följaktligen minskar vätskans viskositet när den värms upp. Uppvärmning av en gas orsakar det motsatta. Snabbare rörliga gasmolekyler kolliderar oftare med varandra, vilket leder till en ökning av viskositeten.

  • Dela med sig
instagram viewer