Pindpinge vs viskoossus
Viskoossus ja pindpinevus on kaks väga olulist nähtust vedelike mehaanika ja staatika osas. Nende nähtuste tagajärjed mõjutavad selliseid valdkondi nagu hüdrodünaamika, aerodünaamika ja isegi lennundus. Nendes valdkondades silma paistmiseks on ülitähtis omada põhjalikud teadmised nendest nähtustest. Selles artiklis võrreldakse viskoossust ja pindpinevust ning tuuakse välja nende kahe erinevused.
Mis on pindpinevus?
Kaaluge homogeenset vedelikku. Igal vedeliku keskosas asuval molekulil on täpselt sama jõud, mis tõmbab seda igale poole. Ümbritsevad molekulid tõmbavad keskmolekuli ühtlaselt igas suunas. Nüüd kaaluge pinnamolekuli. Sellel on ainult vedeliku suunas mõjuvad jõud. Õhk-vedelad nakkejõud ei ole ligilähedaseltki nii tugevad kui vedelad-vedelad nakkejõud. Seetõttu tõmbuvad pinnamolekulid vedeliku keskpunkti poole, luues pakitud molekulide kihi. See molekulide pinnakiht toimib vedelikul õhukese kilena. Kui võtame vesistrideri tegeliku elu näite, kasutab ta seda õhukest kilet, et asetada end veepinnale. See libiseb sellel kihil. Kui see pole selle kihi jaoks, oleks see kohe uppunud. Pindpinevus on määratletud kui jõud, mis on paralleelne pinnaga, mis on risti pinnale tõmmatud ühikupikkuse joonega. Pindpinevusühikud on Nm-1 Pindpinevus on samuti defineeritud kui energia pindalaühiku kohta. See annab ka pindpinevusele uue ühiku Jm-2 Pindpinevus, mis tekib kahe segunematu vedeliku vahel, on tuntud kui pindpinevus.
Mis on viskoossus?
Viskoossus on määratletud kui vedeliku takistuse mõõt, mis deformeerub kas nihkepinge või tõmbepinge mõjul. Levinud sõnadega on viskoossus vedeliku "sisehõõrdumine". Seda nimetatakse ka vedeliku paksuseks. Viskoossus on lihts alt hõõrdumine vedeliku kahe kihi vahel, kui need kaks kihti liiguvad üksteise suhtes. Sir Isaac Newton oli vedelike mehaanika pioneer. Ta oletas, et Newtoni vedeliku puhul on kihtidevaheline nihkepinge võrdeline kiiruse gradiendiga kihtidega risti. Siin kasutatav proportsionaalne konstant (proportsionaalsustegur) on vedeliku viskoossus. Viskoossust tähistatakse tavaliselt kreeka tähega "µ". Vedeliku viskoossust saab mõõta viskosimeetrite ja reomeetrite abil. Viskoossuse ühikud on Pascal-sekundid (või Nm-2s). CGS-süsteem kasutab viskoossuse mõõtmiseks Jean Louis Marie Poiseuille'i järgi nimetatud ühikut "poise". Vedeliku viskoossust saab mõõta ka mitme katsega. Vedeliku viskoossus sõltub temperatuurist. Viskoossus väheneb temperatuuri tõustes.
τ=μ ∂u/∂y
Viskoossusvõrrandid ja mudelid on mitte-Newtoni vedelike puhul väga keerulised.
Mis vahe on pindpinevusel ja viskoossusel?
• Pindpinevust võib pidada juhtumiks, mis tekib vedelikes tasakaalustamata molekulidevaheliste jõudude tõttu, samas kui viskoossus tekib liikuvatele molekulidele mõjutavate jõudude tõttu.
• Pindpinevus esineb nii liikuvates kui ka mitteliikuvates vedelikes, kuid viskoossus ilmneb ainult liikuvates vedelikes.
