التوتر السطحي مقابل اللزوجة
اللزوجة والتوتر السطحي ظاهرتان مهمتان للغاية فيما يتعلق بميكانيكا واستاتيكية السوائل. تتأثر مجالات مثل الديناميكا المائية والديناميكا الهوائية وحتى الطيران بعواقب هذه الظواهر. من الأهمية بمكان أن يكون لديك معرفة جيدة بهذه الظواهر للتميز في مثل هذه المجالات. ستقارن هذه المقالة اللزوجة والتوتر السطحي وتقدم الاختلافات بين الاثنين.
ما هو التوتر السطحي؟
اعتبر سائلًا متجانسًا. سيكون لكل جزيء في الأجزاء المركزية من السائل نفس القدر من القوة التي تسحبه إلى كل جانب.تسحب الجزيئات المحيطة الجزيء المركزي بشكل موحد في كل اتجاه. فكر الآن في جزيء السطح. لديها فقط قوى تعمل عليها تجاه السائل. إن قوى الالتصاق بين الهواء والسائل ليست بنفس قوة قوى التماسك بين السائل والسائل. لذلك ، تنجذب جزيئات السطح نحو مركز السائل ، مكونة طبقة معبأة من الجزيئات. تعمل هذه الطبقة السطحية من الجزيئات كغشاء رقيق على السائل. إذا أخذنا مثالًا حقيقيًا عن متزلج الماء ، فإنه يستخدم هذا الغشاء الرقيق لوضع نفسه على سطح الماء. ينزلق على هذه الطبقة. إذا لم يكن لهذه الطبقة ، فسوف تغرق على الفور. يُعرَّف التوتر السطحي بأنه القوة الموازية للسطح العمودي على خط طول الوحدة المرسومة على السطح. وحدات التوتر السطحي هي Nm-1يُعرّف التوتر السطحي أيضًا بأنه طاقة لكل وحدة مساحة. يعطي هذا أيضًا التوتر السطحي وحدة جديدة Jm-2التوتر السطحي ، الذي يحدث بين سائلين غير قابلين للامتزاج ، يُعرف باسم التوتر السطحي.
ما هي اللزوجة؟
تُعرّف اللزوجة بأنها مقياس لمقاومة المائع ، والتي تتشوه إما بضغط القص أو إجهاد الشد. بكلمات أكثر شيوعًا ، اللزوجة هي "الاحتكاك الداخلي" للسائل. يشار إليها أيضًا باسم سمك السائل. اللزوجة هي ببساطة الاحتكاك بين طبقتين من السائل عندما تتحرك الطبقتان بالنسبة لبعضهما البعض. كان السير إسحاق نيوتن رائدًا في ميكانيكا الموائع. افترض أنه ، بالنسبة للسائل النيوتوني ، يتناسب إجهاد القص بين الطبقات مع تدرج السرعة في الاتجاه العمودي للطبقات. الثابت النسبي (عامل التناسب) المستخدم هنا هو لزوجة المائع. عادةً ما يُرمز إلى اللزوجة بالحرف اليوناني "µ". يمكن قياس لزوجة المائع باستخدام مقاييس اللزوجة ومقاييس الري. وحدات اللزوجة هي باسكال بالثواني (أو Nm-2s). يستخدم نظام cgs وحدة "الاتزان" التي تحمل اسم Jean Louis Marie Poiseuille لقياس اللزوجة.يمكن أيضًا قياس لزوجة المائع من خلال عدة تجارب. تعتمد لزوجة المائع على درجة الحرارة. تنخفض اللزوجة مع زيادة درجة الحرارة.
τ=μ ∂u / y
معادلات ونماذج اللزوجة معقدة للغاية بالنسبة للسوائل غير النيوتونية.
ما الفرق بين التوتر السطحي واللزوجة؟
• يمكن اعتبار التوتر السطحي بمثابة حادث يحدث في السوائل بسبب القوى بين الجزيئات غير المتوازنة ، بينما تحدث اللزوجة بسبب القوى المؤثرة على الجزيئات المتحركة.
• التوتر السطحي موجود في كل من السوائل المتحركة وغير المتحركة ، لكن اللزوجة تظهر فقط في السوائل المتحركة.
