Oppervlaktespanning versus viscositeit
Viscositeit en oppervlaktespanning zijn twee zeer belangrijke verschijnselen met betrekking tot de mechanica en statica van vloeistoffen. Velden als hydrodynamica, aerodynamica en zelfs de luchtvaart worden beïnvloed door de gevolgen van deze verschijnselen. Het is van vitaal belang om een gedegen kennis van deze fenomenen te hebben om op dergelijke gebieden uit te blinken. Dit artikel vergelijkt viscositeit en oppervlaktespanning en presenteert de verschillen tussen beide.
Wat is oppervlaktespanning?
Overweeg een homogene vloeistof. Elk molecuul in de centrale delen van de vloeistof zal precies dezelfde kracht hebben om het naar alle kanten te trekken. De omringende moleculen trekken het centrale molecuul gelijkmatig in alle richtingen. Beschouw nu een oppervlaktemolecuul. Het heeft alleen krachten die erop inwerken in de richting van de vloeistof. De lucht-vloeistof-adhesiekrachten zijn lang niet zo sterk als de vloeistof-vloeistof-cohesiekrachten. Daarom worden de oppervlaktemoleculen aangetrokken naar het midden van de vloeistof, waardoor een gepakte laag moleculen ontstaat. Deze oppervlaktelaag van moleculen werkt als een dunne film op de vloeistof. Als we het echte voorbeeld van de waterstrider nemen, gebruikt deze deze dunne film om zichzelf op het wateroppervlak te plaatsen. Het glijdt over deze laag. Als deze laag er niet was, zou hij onmiddellijk verdrinken. Oppervlaktespanning wordt gedefinieerd als de kracht evenwijdig aan het oppervlak loodrecht op een lijn van een eenheidslengte die op het oppervlak is getekend. De eenheden van oppervlaktespanning zijn Nm-1. Oppervlaktespanning wordt ook gedefinieerd als energie per oppervlakte-eenheid. Dit geeft ook oppervlaktespanning een nieuwe eenheid Jm -2. Oppervlaktespanning, die optreedt tussen twee niet-mengbare vloeistoffen, staat bekend als de grensvlakspanning.
Wat is viscositeit?
Viscositeit wordt gedefinieerd als een maat voor de weerstand van een vloeistof, die wordt vervormd door schuifspanning of trekspanning. Met meer algemene woorden, viscositeit is de "interne wrijving" van een vloeistof. Het wordt ook wel de dikte van een vloeistof genoemd. Viscositeit is simpelweg de wrijving tussen twee lagen van een vloeistof wanneer de twee lagen ten opzichte van elkaar bewegen. Sir Isaac Newton was een pionier op het gebied van vloeistofmechanica. Hij stelde dat, voor een Newtoniaanse vloeistof, de schuifspanning tussen de lagen evenredig is met de snelheidsgradiënt in de richting loodrecht op de lagen. De proportionele constante (proportionaliteitsfactor) die hier wordt gebruikt, is de viscositeit van de vloeistof. De viscositeit wordt meestal aangeduid met de Griekse letter "µ". De viscositeit van een vloeistof kan worden gemeten met viscositeitsmeters en reometers. De eenheden van viscositeit zijn Pascal-seconden (of Nm-2 s). Het CGS-systeem gebruikt de eenheid “poise” genoemd naar Jean Louis Marie Poiseuille om de viscositeit te meten. De viscositeit van een vloeistof kan ook worden gemeten door verschillende experimenten. De viscositeit van een vloeistof is afhankelijk van de temperatuur. De viscositeit neemt af naarmate de temperatuur stijgt.
τ = μ ∂u / ∂y
Viscositeitsvergelijkingen en -modellen zijn erg complex voor niet-Newtoniaanse vloeistoffen.
Wat is het verschil tussen oppervlaktespanning en viscositeit?
• Oppervlaktespanning kan worden beschouwd als een incident dat optreedt in vloeistoffen vanwege de ongebalanceerde intermoleculaire krachten, terwijl viscositeit optreedt als gevolg van krachten op bewegende moleculen.
• Oppervlaktespanning is aanwezig in zowel bewegende als niet-bewegende vloeistoffen, maar viscositeit treedt alleen op in bewegende vloeistoffen.
