ההבדל בין מתיחות פני השטח וצמיגות

מתח הפנים לעומת צמיגות

צמיגות ומתח פני השטח הן שתי תופעות חשובות ביותר לגבי המכניקה והסטטיקה של הנוזלים. שדות כגון הידרודינמיקה, אווירודינמיקה ואפילו תעופה מושפעים מהתוצאות של תופעות אלו. זה חיוני כדי לקבל ידע קול תופעות אלה להצטיין בתחומים כאלה. מאמר זה יהיה להשוות צמיגות ומתח פני השטח ולהציג את ההבדלים בין השניים.

-> ->

מהו מתח מתיחה?

שקול נוזל הומוגני. כל מולקולה בחלקים מרכזיים של הנוזל תהיה בדיוק כמות זהה של כוח מושך אותו לכל צד. המולקולות שמסביב מושכות את המולקולה המרכזית באופן אחיד לכל כיוון. עכשיו לשקול מולקולת פני השטח. יש לה רק כוחות הפועלים על הנוזל. האוויר - דבק נוזלי כוחות הם אפילו לא חזק כמעט כמו כוחות נוזל נוזלי מלוכדת. לכן, מולקולות פני השטח לקבל נמשך לכיוון מרכז הנוזל, יצירת שכבה ארוזה של מולקולות. שכבת פני השטח של המולקולות פועלת כסרט דק על הנוזל. אם ניקח את הדוגמה האמיתית של מחרוזת המים, היא משתמשת בסרט דק זה כדי למקם את עצמו על פני המים. זה שקופיות על שכבה זו. אם זה לא עבור שכבה זו, זה יהיה לטבוע מיד. מתח פני השטח מוגדר ככוח מקביל לפני השטח בניצב לקו אורך יחידה הנמשך על פני השטח. היחידות של מתח הפנים הן Nm ^-1 . מתח פני השטח מוגדר גם כאנרגיה ליחידת יחידה. זה גם נותן מתח הפנים יחידה חדשה Jm ^-2 . מתח פני השטח, המתרחש בין שני נוזלים בלתי מזוהים, ידוע כמתח בין-עיני.

-> ->

מהו צמיגות?

צמיגות מוגדרת כמדד להתנגדות של נוזל, אשר מעוות על ידי מתח גזירה או מתח מתיחה. במילים נפוצות יותר, צמיגות היא "חיכוך פנימי" של נוזל. זה נקרא גם עובי של נוזל. צמיגות היא פשוט החיכוך בין שתי שכבות של נוזל כאשר שתי השכבות לנוע יחסית זה לזה. סר אייזיק ניוטון היה חלוץ במכניקת נוזל. הוא הניח כי, עבור נוזל ניוטוני, הלחץ גזירה בין השכבות הוא פרופורציונלי כדי שיפוע המהירות בכיוון בניצב לשכבות. הקבוע היחסי (מקדם המידתיות) המשמש כאן הוא צמיגות הנוזל. הצמיגות מסומנת בדרך כלל על ידי האות היוונית "μ". צמיגות של נוזל ניתן למדוד באמצעות Viscometers ו Rheometers. יחידות הצמיגות הן פסקל שניות (או Nm ^-2 s). מערכת cgs משתמשת יחידה "בשלווה" על שמו של ז'אן לואי מארי Poiseuille למדוד צמיגות.צמיגות של נוזל ניתן למדוד גם על ידי כמה ניסויים. צמיגות הנוזל תלויה בטמפרטורה. הצמיגות יורדת ככל שהטמפרטורה עולה.

τ = μ ∂u / ∂y

משוואות צמיגות ודגמים מורכבים מאוד לנוזלים שאינם ניוטוניים.

מה ההבדל בין מתח הפנים לבין צמיגות? מתח פני השטח יכול להיחשב כאירוע המתרחש בנוזלים בשל כוחות intermolecular לא מאוזנת, ואילו צמיגות מתרחשת עקב כוחות על העברת מולקולות. מתח הפנים נמצא בנוזלים נעים ולא נעים, אך צמיגות מופיעה רק בנוזלים נעים.