Περιεχόμενο
Το ιξώδες ενός υγρού αναφέρεται στο πόσο εύκολα κινείται κάτω από το στρες. Ένα υψηλά ιξώδες υγρό θα κινηθεί λιγότερο εύκολα από ένα ρευστό χαμηλού ιξώδους. Ο όρος ρευστό αναφέρεται σε υγρά και αέρια που και τα δύο έχουν ιξώδες. Η ακριβής πρόβλεψη και μέτρηση της συμπεριφοράς ενός υγρού σε κίνηση είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό αποδοτικών βιομηχανικών εγκαταστάσεων και συσκευών.
Τεχνικός ορισμός
Ένα υγρό σε κίνηση προσκολλάται στην επιφάνεια του δοχείου μέσω του οποίου ρέει. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα ενός ρευστού πρέπει να είναι μηδέν στο τοίχωμα του σωλήνα ή του δοχείου. Η ταχύτητα του υγρού αυξάνεται μακριά από την επιφάνεια του δοχείου, έτσι ώστε ένα ρευστό να κινείται πραγματικά μέσα από ένα δοχείο σε στρώσεις. Η παραμόρφωση αυτού του υγρού ονομάζεται διάτμηση: Ένα υγρό είναι κομμένο όταν περνά πάνω από μια στερεή επιφάνεια. Η αντίσταση σε αυτή τη διάτμηση από το εσωτερικό του υγρού ονομάζεται ιξώδες.
Αιτία του ιξώδους
Το ιξώδες προκαλείται από την τριβή μέσα σε ένα υγρό. Είναι το αποτέλεσμα των διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ σωματιδίων μέσα σε ένα υγρό. Αυτές οι διαμοριακές δυνάμεις αντιστέκονται στην κίνηση διάτμησης του ρευστού και το ιξώδες ενός ρευστού είναι άμεσα αναλογικό με την αντοχή αυτών των δυνάμεων. Καθώς ένα υγρό είναι πιο διατεταγμένο από ένα αέριο, προκύπτει ότι το ιξώδες οποιουδήποτε υγρού πρέπει να είναι σημαντικά υψηλότερο από το ιξώδες οποιουδήποτε αερίου.
Συντελεστής ιξώδους
Κάθε υγρό έχει το δικό του ειδικό ιξώδες και το μέτρο αυτού ονομάζεται Συντελεστής Ιξώδους, που δηλώνεται από το ελληνικό γράμμα mu. Ο συντελεστής είναι ευθέως ανάλογος με την ποσότητα τάσης που απαιτείται για τη διάτμηση ενός υγρού. Ένα ιξώδες υγρό απαιτεί πολλή πίεση ή πίεση για να κινηθεί. αυτό είναι λογικό, καθώς ένα παχύ ρευστό παραμορφώνει 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 τα ιξώδη ρευστά, που σημαίνει ότι η ταχύτητα δεν είναι τόσο μεγαλύτερη στο κέντρο παρά προς την άκρη της.
Η θερμότητα επηρεάζει το ιξώδες
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 έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο διαχωρισμό των μορίων του, πράγμα που σημαίνει ότι οι δυνάμεις μεταξύ αυτών εξασθενούν. Κατά συνέπεια το ιξώδες ενός υγρού μειώνεται όταν θερμαίνεται. Η θέρμανση ενός αερίου προκαλεί το αντίστροφο. Τα πιο γρήγορα μετακινούμενα μόρια αερίου θα συγκρουστούν μεταξύ τους πιο συχνά, οδηγώντας σε αύξηση του ιξώδους.