Căng thẳng bề mặt so với độ nhớt
Độ nhớt và sức căng bề mặt là hai hiện tượng rất quan trọng liên quan đến cơ học và độ tĩnh của chất lỏng. Các lĩnh vực như thủy động lực học, khí động học và thậm chí cả hàng không đều bị ảnh hưởng bởi hậu quả của những hiện tượng này. Điều quan trọng là phải có một kiến thức vững chắc về những hiện tượng này để xuất sắc trong các lĩnh vực như vậy. Bài viết này sẽ so sánh độ nhớt và sức căng bề mặt và trình bày sự khác biệt giữa hai loại.
Sức căng bề mặt là gì?
Coi một chất lỏng đồng nhất. Mọi phân tử ở các phần trung tâm của chất lỏng sẽ có cùng một lượng lực kéo nó về mọi phía. Các phân tử xung quanh đang kéo phân tử trung tâm đồng đều về mọi hướng. Bây giờ hãy xem xét một phân tử bề mặt. Nó chỉ có lực tác dụng lên chất lỏng. Lực kết dính không khí - lỏng thậm chí không mạnh bằng lực dính lỏng - lỏng. Do đó, các phân tử bề mặt bị hút về phía trung tâm của chất lỏng, tạo ra một lớp phân tử đóng gói. Lớp bề mặt của các phân tử này hoạt động như một màng mỏng trên chất lỏng. Nếu chúng ta lấy ví dụ thực tế về chiếc máy sải nước, nó sử dụng lớp màng mỏng này để đặt mình trên bề mặt nước. Nó trượt trên lớp này. Nếu không có lớp này, nó sẽ bị chết chìm ngay lập tức. Lực căng bề mặt được định nghĩa là lực song song với bề mặt vuông góc với một đường đơn vị độ dài được vẽ trên bề mặt. Đơn vị của sức căng bề mặt là Nm-1Sức căng bề mặt cũng được định nghĩa là năng lượng trên một đơn vị diện tích. Điều này cũng cung cấp cho sức căng bề mặt một đơn vị mới Jm-2Sức căng bề mặt, xảy ra giữa hai chất lỏng không trộn lẫn, được gọi là sức căng bề mặt.
Độ nhớt là gì?
Độ nhớt được định nghĩa là thước đo sức cản của chất lỏng, chất lỏng bị biến dạng bởi ứng suất cắt hoặc ứng suất kéo. Nói cách phổ biến hơn, độ nhớt là "ma sát bên trong" của chất lỏng. Nó còn được gọi là độ dày của chất lỏng. Độ nhớt chỉ đơn giản là ma sát giữa hai lớp chất lỏng khi hai lớp chuyển động so với nhau. Ngài Isaac Newton là người tiên phong trong lĩnh vực cơ học chất lỏng. Ông công nhận rằng, đối với chất lỏng Newton, ứng suất cắt giữa các lớp tỷ lệ với gradient vận tốc theo phương vuông góc với các lớp. Hằng số tỷ lệ (hệ số tỷ lệ) được sử dụng ở đây là độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp “µ”. Độ nhớt của chất lỏng có thể được đo bằng Máy đo độ nhớt và Máy đo độ nhớt. Đơn vị đo độ nhớt là Pascal-giây (hoặc Nm-2s). Hệ thống cgs sử dụng đơn vị “poise” được đặt theo tên của Jean Louis Marie Poiseuille để đo độ nhớt. Độ nhớt của chất lỏng cũng có thể được đo bằng một số thí nghiệm. Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ. Độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng.
τ=μ ∂u / ∂y
Các phương trình và mô hình độ nhớt rất phức tạp đối với chất lỏng không phải Newton.
Sự khác biệt giữa sức căng bề mặt và độ nhớt là gì?
• Sức căng bề mặt có thể được coi là một sự cố xảy ra trong chất lỏng do lực giữa các phân tử không cân bằng, trong khi độ nhớt xảy ra do lực tác động lên các phân tử chuyển động.
• Sức căng bề mặt có ở cả chất lỏng chuyển động và không chuyển động, nhưng độ nhớt chỉ xuất hiện trong chất lỏng chuyển động.
