13.22: لزوجة

عندما يسكب الماء في كوب ، فإنه يسقط بحرية وبسرعة ، بينما إذا تم سكب العسل أو شراب القيقب فوق فطيرة ، فإنه يتدفق ببطء ويلتصق بسطح الحاوية. ينشأ هذا الاختلاف في تدفق أنواع مختلفة من السوائل بسبب احتكاك السوائل بين طبقات السائل والسائل والمواد المحيطة. تسمى خاصية السوائل هذه لزوجة السوائل. في هذا المثال ، يحتوي الماء على لزوجة أقل من العسل وشراب القيقب.

وحدة اللزوجة في النظام الدولي للوحدات هي نيوتن ثانية / متر 2 (N ·s / m²) أو باسكال · ثانية (Pa · s). اللزوجة هي كمية تعتمد على درجة الحرارة تختلف من سائل إلى آخر بعدة أوامر من حيث الحجم. على سبيل المثال ، لزوجة الهواء والماء والعسل هي 0.0181 ميجا باسكال ، و 1.002 ميجا باسكال ، و 2000-10000 ميجا باسكال ، على التوالي ، عند 20 درجة مئوية. تنخفض لزوجة الماء مع زيادة درجة الحرارة ، محسوبة ب 0.282 ميجا باسكال ثانية عند 100 درجة مئوية.

هناك نوعان من تدفق السوائل ، وهما التدفق الصفحي والتدفق المضطرب. في التدفق الصفحي ، تتدفق طبقات السائل بالتوازي دون خلط. ومع ذلك ، فإن اللزوجة تسبب السحب بين الطبقات وكذلك مع السطح الثابت. سرعة الطبقة العليا أعلى من الطبقات السفلية. هذا يخلق تدرجا في السرعة ، والذي ينخفض في الاتجاه من السطح المتحرك نحو السطح الثابت. في التدفق المضطرب ، تتسبب السرعة العالية والانسداد في خلط الطبقات عبر الدوامات والدوامات. تحدث سرعات كبيرة في اتجاهات أخرى غير الاتجاه العام للتدفق.

الدخان المنبعث من عود البخور المحترق مثالا ممتازا على تدفق السوائل. عند طرف عود البخور ، يرتفع الدخان بسلاسة لفترة من الوقت مما يظهر التدفق الرقائقي. ثم تصل سرعة الدخان المتسارع إلى النقطة التي يبدأ فيها في الدوران بسبب السحب بين الدخان والهواء المحيط ، مما يشير إلى التدفق المضطرب.

هذا النص مقتبس من Openstax ، جامعة الفيزياء المجلد 1 ، القسم 14.7: اللزوجة والاضطراب.

ضع في اعتبارك برطمانين ، أحدهما يحتوي على الماء والآخر يحتوي على بعض العسل. إذا سقطت ، ينسكب الماء بشكل أسرع ، بينما يتدفق العسل ببطء ويلتصق بالسطح.

يرجع الاختلاف الملحوظ إلى احتكاك السوائل بين طبقات السائل أو بين السائل والمواد المحيطة. هذه الخاصية تسمى لزوجة السوائل.

لزوجة السائل على ما إذا كان التدفق رقائقي أو مضطربا. كلما زادت اللزوجة ، زادت احتمالية تدفق السائل في صفائح ، وسيكون التدفق رقائقي.

ضع في اعتبارك سائلا ، يتم قياس لزوجته ، يوضع بين لوحين متوازيين. اللوحة السفلية ثابتة ، بينما تتحرك اللوحة العلوية بسرعة ثابتة وتسحب طبقة من السائل تحتها.

يتناسب حجم قوة السحب هذا طرديا مع سرعة التدفق الصفحي ومساحة اللوحة ومعامل اللزوجة ، بينما يتناسب عكسيا مع المسافة بين الألواح. ومن ثم ، كلما زادت اللزوجة ، زادت القوة المطلوبة لتحريك اللوحة.