Oberflächenspannung gegen Viskosität
Viskosität und Oberflächenspannung sind zwei sehr wichtige Phänomene in Bezug auf die Mechanik und Statik von Flüssigkeiten. Bereiche wie Hydrodynamik, Aerodynamik und sogar Luftfahrt sind von den Folgen dieser Phänomene betroffen. Es ist wichtig, über fundierte Kenntnisse in diesen Phänomenen zu verfügen, um auf solchen Gebieten hervorragende Leistungen zu erbringen. In diesem Artikel werden Viskosität und Oberflächenspannung verglichen und die Unterschiede zwischen beiden dargestellt.
Was ist Oberflächenspannung?
Betrachten Sie eine homogene Flüssigkeit. Jedes Molekül in zentralen Teilen der Flüssigkeit hat genau die gleiche Kraft, die es nach jeder Seite zieht. Die umgebenden Moleküle ziehen das Zentralmolekül gleichmäßig in alle Richtungen. Betrachten Sie nun ein Oberflächenmolekül. Es hat nur Kräfte, die auf die Flüssigkeit wirken. Die Luft-Flüssigkeits-Haftkräfte sind nicht einmal annähernd so stark wie die Flüssig-Flüssig-Kohäsionskräfte. Daher werden die Oberflächenmoleküle zum Zentrum der Flüssigkeit hin angezogen, wodurch eine gepackte Schicht von Molekülen entsteht. Diese Oberflächenschicht aus Molekülen wirkt als dünner Film auf der Flüssigkeit. Wenn wir das reale Beispiel des Wasserläufers nehmen, verwendet er diesen dünnen Film, um sich auf der Wasseroberfläche zu platzieren. Es gleitet auf dieser Ebene. Wenn es nicht für diese Schicht ist, würde es sofort ertrinken. Die Oberflächenspannung ist definiert als die Kraft parallel zur Oberfläche senkrecht zu einer auf der Oberfläche gezeichneten Einheitslängenlinie. Die Einheiten der Oberflächenspannung sind Nm-1. Die Oberflächenspannung wird auch als Energie pro Flächeneinheit definiert. Dies gibt auch der Oberflächenspannung eine neue Einheit Jm -2. Die Oberflächenspannung, die zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten auftritt, wird als Grenzflächenspannung bezeichnet.
Was ist Viskosität?
Die Viskosität ist definiert als ein Maß für den Widerstand eines Fluids, das entweder durch Scherspannung oder Zugspannung verformt wird. In allgemeineren Worten ist die Viskosität die „innere Reibung“einer Flüssigkeit. Es wird auch als Dicke einer Flüssigkeit bezeichnet. Die Viskosität ist einfach die Reibung zwischen zwei Schichten eines Fluids, wenn sich die beiden Schichten relativ zueinander bewegen. Sir Isaac Newton war ein Pionier in der Strömungsmechanik. Er postulierte, dass für eine Newtonsche Flüssigkeit die Scherspannung zwischen den Schichten proportional zum Geschwindigkeitsgradienten in der Richtung senkrecht zu den Schichten ist. Die hier verwendete Proportionalitätskonstante (Proportionalitätsfaktor) ist die Viskosität der Flüssigkeit. Die Viskosität wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben "µ" bezeichnet. Die Viskosität einer Flüssigkeit kann mit Viskosimetern und Rheometern gemessen werden. Die Viskositätseinheiten sind Pascal-Sekunden (oder Nm)-2 s). Das CGS-System verwendet die nach Jean Louis Marie Poiseuille benannte Einheit „Poise“, um die Viskosität zu messen. Die Viskosität einer Flüssigkeit kann auch durch mehrere Experimente gemessen werden. Die Viskosität einer Flüssigkeit hängt von der Temperatur ab. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab.
τ = μ ∂u / ∂y
Viskositätsgleichungen und -modelle sind für nicht-Newtonsche Flüssigkeiten sehr komplex.
Was ist der Unterschied zwischen Oberflächenspannung und Viskosität?
• Die Oberflächenspannung kann als ein Vorfall angesehen werden, der in Flüssigkeiten aufgrund der unausgeglichenen intermolekularen Kräfte auftritt, während die Viskosität aufgrund von Kräften auf sich bewegende Moleküle auftritt.
• Die Oberflächenspannung ist sowohl in sich bewegenden als auch in sich nicht bewegenden Flüssigkeiten vorhanden, die Viskosität tritt jedoch nur in sich bewegenden Flüssigkeiten auf.
