×
Viskositeit

Viskositeit of vloeitraagheid is 'n maatstaf van die weerstand van 'n vloeistof teen skuif- of trekspannings wat dit wil vervorm. In alledaagse terme word daar na die eienskap verwys as die "dikte" van die vloeistof of die vloeibaarheid daarvan. Water word beskou as 'n "dun" vloeistof (1 cP by 21 °C), terwyl heuning 'n "dik" vloeistof is met 'n hoër viskositeit. Viskositeit beskryf die vloeier se interne weerstand teen vloei, en daar kan aan gedink word as vloeistofwrywing. Magma van 'n baie hoë viskositeit sal byvoorbeeld 'n steil stratovulkaan vorm, omdat dit nie baie ver kan vloei voordat dit afkoel nie, terwyl magma van 'n lae viskositeit 'n wyer, vlakker vulkaan vorm omdat die magma vinniger vloei.

Illustrasie van viskositeit
Die vloeistof aan die bokant het 'n laer viskositeit as die vloeistof aan die onderkant

Alle ware vloeistowwe toon 'n mate van weerstand teen spannings. 'n Teoretiese vloeistof sonder enige weerstand teen spanning staan bekend as 'n ideale vloeistof. Die studie van viskositeit staan bekend as reologie.

Inhoud

Die woord "viskositeit" is afgelei van die Latynse woord viscum wat verwys na 'n spesifieke parasitiese plant viscum album (voëlent). 'n Stroperige gom is van die bessies van die plant vervaardig.

Wanneer 'n mate van viskositeit aangedui word is dit gebruiklik om 'n koëffisiënt van viskositeit aan te haal. Daar is verskeie viskositeitskoëffisiënte afhangende van die aard van die spanning wat toegepas word en die aard van die vloeistof. Hierdie koëffisiënte word in die meeste leidende boeke oor hidrodinamika en reologie bespreek.

  • Dinamiese viskositeit (ook absolute viskositeit) bepaal die dinamika van 'n onsaampersbare Newtoniese vloeier. Die simbool μ {\displaystyle {\mu }} word daarvoor gebruik en die eenhede is Pa·s = N·s/m² = kg/(m·s).
  • Kinematiese viskositeit is die dinamiese viskositeit gedeel deur die digtheid van 'n Newtoniese vloeier. Die simbool ν {\displaystyle {\nu }} word daarvoor gebruik en die eenhede is m2/s.
  • Volumeviskositeit bepaal die dinamika van 'n saampersbare Newtoniese vloeier;
  • Spanningsviskositeit is die viskositeitskoëffisiënt as 'n skuifspanning op 'n vloeier toegepas word (ook geldig vir nie-Newtoniese vloeiers);
  • Rekviskositeit is die viskositeitskoëffisiënt as 'n rekspanning op die vloeier uitgeoefen word (ook geldig vir nie-Newtoniese vloeiers).

Spanningsviskositeit en dinamiese viskositeit is meer bekend as die ander soorte. Daar word daarom dikwels bloot na hulle verwys as viskositeit. Eenvoudig gestel is hierdie grootheid die verhouding tussen die toegepaste druk op die vloeieroppervlak in die laterale of horisontale rigting, en die verandering in snelheid van die vloeier namate mens met die vloeier afbeweeg (ook bekend as 'n snelheidsgradiënt). By kamertemperatuur het water 'n nominale viskositeit van 1,0 × 10-3 Pa∙s, en motorolie 'n nominale skynbare viskositeit van 250 × 10-3 Pa∙s.

Rekviskositeit word algemeen gebruik vir karakterisering van polimere.
Volumeviskositeit is belangrik vir akoestiek in vloeiers, kyk Stokes se wet
1 cP = 1 mPa·s = 0.001 Pa·s = 0.001 N·s/m2 = 0.001 kg/(m.s).

Die standaard eenhede vir viskositeit is Pa.s, N.s/m2 of kg/(m.s)

Water se viskositeit is 1 cP (centipoise) by 21 °C

Pa s = N m 2 s = N s m 2 {\displaystyle {\text{Pa}}\cdot {\text{s}}={\frac {\text{N}}{{\text{m}}^{2}}}\cdot {\text{s}}={\frac {{\text{N}}\cdot {\text{s}}}{{\text{m}}^{2}}}}
N s m 2 = kg m s 2 s m 2 = kg m s {\displaystyle {\frac {{\text{N}}\cdot {\text{s}}}{{\text{m}}^{2}}}={\frac {{\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}}{{\text{s}}^{2}}}\cdot {\text{s}}}{{\text{m}}^{2}}}={\frac {\text{kg}}{{\text{m}}\cdot {\text{s}}}}}

Algemeen gesproke sal die lae by enige vloeibeweging teen verskillende snelhede beweeg en sal 'n vloeistof se viskositeit die gevolg wees van die spanning tussen die lae wat weerstand bied teen die toegepaste krag.

Isaac Newton se postulaat het bepaal dat vir reguit parallelle en uniforme vloei, die skuifspanning τ tussen lae eweredig sal wees aan die snelheidsgradiënt, ∂u/∂y, in die rigting loodreg tot dié lae.

τ = μ u y {\displaystyle \tau =\mu {\frac {\partial u}{\partial y}}} .

Die konstante μ {\displaystyle \mu } hier staan bekend as die viskositeitskoëffisiënt, of as bloot die viskositeit, of as dinamiese viskositeit of as die Newtoniese viskositeit. Baie vloeiers soos water en die meeste gasse voldoen aan Newton se kriteria en staan bekend as Newtoniese vloeiers. Nie-Newtoniese vloeiers vertoon 'n ingewikkelder, nie-lineêre verwantskap tussen die skuifspanning en die snelheidsgradiënt.

  1. Symon, Keith (1971). Mechanics (Third uitg.). Addison-Wesley. ISBN 0-201-07392-7.
  2. Happel, J. and Brenner , H. "Low Reynolds number hydrodynamics", Prentice-Hall, (1965)
  3. Landau, L.D. and Lifshitz, E.M. "Fluid mechanics", Pergamon Press,(1959)
  4. Barnes, H.A. "A Handbook of Elementary Rheology", Institute of Non-Newtonian Fluid mechanics, UK (2000)
  5. Raymond A. Serway (1996). Physics for Scientists & Engineers (4th uitg.). Saunders College Publishing. ISBN 0-03-005932-1.
  6. Dukhin, A.S. and Goetz, P.J. "Ultrasound for characterizing colloids", Elsevier, (2002)

Publikasie datum: Augustus 07, 2021

viskositeit, vloeitraagheid, maatstaf, weerstand, vloeistof, teen, skuif, trekspannings, vervorm, alledaagse, terme, word, daar, eienskap, verwys, dikte, vloeistof, vloeibaarheid, daarvan, water, word, beskou, vloeistof, terwyl, heuning, vloeistof, hoër, visko. Viskositeit of vloeitraagheid is n maatstaf van die weerstand van n vloeistof teen skuif of trekspannings wat dit wil vervorm In alledaagse terme word daar na die eienskap verwys as die dikte van die vloeistof of die vloeibaarheid daarvan Water word beskou as n dun vloeistof 1 cP by 21 C terwyl heuning n dik vloeistof is met n hoer viskositeit Viskositeit beskryf die vloeier se interne weerstand teen vloei en daar kan aan gedink word as vloeistofwrywing Magma van n baie hoe viskositeit sal byvoorbeeld n steil stratovulkaan vorm omdat dit nie baie ver kan vloei voordat dit afkoel nie terwyl magma van n lae viskositeit n wyer vlakker vulkaan vorm omdat die magma vinniger vloei 1 Illustrasie van viskositeit Die vloeistof aan die bokant het n laer viskositeit as die vloeistof aan die onderkant Alle ware vloeistowwe toon n mate van weerstand teen spannings n Teoretiese vloeistof sonder enige weerstand teen spanning staan bekend as n ideale vloeistof Die studie van viskositeit staan bekend as reologie Inhoud 1 Etimologie 2 Viskositeitskoeffisiente 3 Eenhede 4 Newton se teorie 5 VerwysingsEtimologie WysigDie woord viskositeit is afgelei van die Latynse woord viscum wat verwys na n spesifieke parasitiese plant viscum album voelent n Stroperige gom is van die bessies van die plant vervaardig 2 Viskositeitskoeffisiente WysigWanneer n mate van viskositeit aangedui word is dit gebruiklik om n koeffisient van viskositeit aan te haal Daar is verskeie viskositeitskoeffisiente afhangende van die aard van die spanning wat toegepas word en die aard van die vloeistof Hierdie koeffisiente word in die meeste leidende boeke oor hidrodinamika 3 4 en reologie 5 bespreek Dinamiese viskositeit ook absolute viskositeit bepaal die dinamika van n onsaampersbare Newtoniese vloeier Die simbool m displaystyle mu word daarvoor gebruik en die eenhede is Pa s N s m kg m s Kinematiese viskositeit is die dinamiese viskositeit gedeel deur die digtheid van n Newtoniese vloeier Die simbool n displaystyle nu word daarvoor gebruik en die eenhede is m2 s Volumeviskositeit bepaal die dinamika van n saampersbare Newtoniese vloeier Spanningsviskositeit is die viskositeitskoeffisient as n skuifspanning op n vloeier toegepas word ook geldig vir nie Newtoniese vloeiers Rekviskositeit is die viskositeitskoeffisient as n rekspanning op die vloeier uitgeoefen word ook geldig vir nie Newtoniese vloeiers Spanningsviskositeit en dinamiese viskositeit is meer bekend as die ander soorte Daar word daarom dikwels bloot na hulle verwys as viskositeit Eenvoudig gestel is hierdie grootheid die verhouding tussen die toegepaste druk op die vloeieroppervlak in die laterale of horisontale rigting en die verandering in snelheid van die vloeier namate mens met die vloeier afbeweeg ook bekend as n snelheidsgradient By kamertemperatuur het water n nominale viskositeit van 1 0 10 3 Pa s en motorolie n nominale skynbare viskositeit van 250 10 3 Pa s 6 Rekviskositeit word algemeen gebruik vir karakterisering van polimere Volumeviskositeit is belangrik vir akoestiek in vloeiers kyk Stokes se wet 7 Eenhede Wysig1 cP 1 mPa s 0 001 Pa s 0 001 N s m2 0 001 kg m s Die standaard eenhede vir viskositeit is Pa s N s m2 of kg m s Water se viskositeit is 1 cP centipoise by 21 C Pa s N m 2 s N s m 2 displaystyle text Pa cdot text s frac text N text m 2 cdot text s frac text N cdot text s text m 2 N s m 2 kg m s 2 s m 2 kg m s displaystyle frac text N cdot text s text m 2 frac frac text kg cdot text m text s 2 cdot text s text m 2 frac text kg text m cdot text s Newton se teorie Wysig Algemeen gesproke sal die lae by enige vloeibeweging teen verskillende snelhede beweeg en sal n vloeistof se viskositeit die gevolg wees van die spanning tussen die lae wat weerstand bied teen die toegepaste krag Isaac Newton se postulaat het bepaal dat vir reguit parallelle en uniforme vloei die skuifspanning t tussen lae eweredig sal wees aan die snelheidsgradient u y in die rigting loodreg tot die lae t m u y displaystyle tau mu frac partial u partial y Die konstante m displaystyle mu hier staan bekend as die viskositeitskoeffisient of as bloot die viskositeit of as dinamiese viskositeit of as die Newtoniese viskositeit Baie vloeiers soos water en die meeste gasse voldoen aan Newton se kriteria en staan bekend as Newtoniese vloeiers Nie Newtoniese vloeiers vertoon n ingewikkelder nie lineere verwantskap tussen die skuifspanning en die snelheidsgradient Verwysings WysigSien viskositeit in Wiktionary die vrye woordeboek Symon Keith 1971 Mechanics Third uitg Addison Wesley ISBN 0 201 07392 7 The Online Etymology Dictionary Happel J and Brenner H Low Reynolds number hydrodynamics Prentice Hall 1965 Landau L D and Lifshitz E M Fluid mechanics Pergamon Press 1959 Barnes H A A Handbook of Elementary Rheology Institute of Non Newtonian Fluid mechanics UK 2000 Raymond A Serway 1996 Physics for Scientists amp Engineers 4th uitg Saunders College Publishing ISBN 0 03 005932 1 Dukhin A S and Goetz P J Ultrasound for characterizing colloids Elsevier 2002 Ontsluit van https af wikipedia org w index php title Viskositeit amp ol,