Ce este vâscozitatea în fizică?

Vâscozitatea este o măsurare a rezistenței unui fluid la încercările de a trece prin el. Se spune că un fluid cu o vâscozitate scăzută este „subțire”, în timp ce un fluid cu vâscozitate ridicată se spune că este „gros”. Este mai ușor să vă deplasați printr-un fluid cu vâscozitate mică (ca apa) decât un fluid cu vâscozitate ridicată (ca mierea).

Cheltuieli cheie: importanța vâscozității

• Viscozitatea, „grosimea” fluidului, se referă la cât de rezistent este un fluid la mișcarea prin el.
• Apa are o vâscozitate mică sau „subțire”, de exemplu, în timp ce mierea are o vâscozitate „groasă” sau înaltă.
• Legea vâscozității are utilizări importante în domenii precum imprimarea cu jet de cerneală, formulări de proteine ​​și injecții, ba chiar fabricarea de alimente și băuturi.

Definiția vâscozității

Viscozitatea se referă la grosimea fluidului. Viscozitatea rezultă din interacțiunea sau frecarea dintre moleculele dintr-un fluid. Similar cu frecarea dintre solidele în mișcare, vâscozitatea va determina energia necesară pentru a face un flux de fluid.

În fizică, vâscozitatea este adesea exprimată folosind ecuația lui Isaac Newton pentru fluide, care este similară cu cea de-a doua lege a mișcării. Această lege prevede că atunci când o forță acționează asupra unui obiect, aceasta va determina obiectul să se accelereze. Cu cât este mai mare masa obiectului, cu atât va trebui să fie forța mai mare pentru ca acesta să se accelereze.

Formula de vâscozitate

Formula de vâscozitate este adesea exprimată folosind ecuația lui Newton pentru fluide:

F / A = n (dv / dr)

Unde F reprezintă forța și A reprezintă zona. Asa de, FA, sau forța împărțită pe arie, este un alt mod de definire a vâscozității. Dv împărțit dr reprezintă „rata pură” sau viteza cu care se mișcă lichidul. n este o unitate constantă egală cu 0.00089 Pa s (Pasal-secundă), care este o unitate de măsurare a vâscozității dinamice. Această lege are câteva aplicații practice importante, cum ar fi imprimarea cu jet de cerneală, formulări / injecții de proteine ​​și fabricarea de alimente / băuturi.

Viscozitatea fluidului newtonian și non-newtonian

Cele mai frecvente fluide, numite fluide newtoniene, au o vâscozitate constantă. Există o rezistență mai mare pe măsură ce crești forța, dar este o creștere proporțională constantă. Pe scurt, un fluid newtonian continuă să acționeze ca un fluid, indiferent cât de multă forță este pusă în el.

În schimb, vâscozitatea fluidelor non-newtoniene nu este constantă, ci variază mult în funcție de forța aplicată. Un exemplu clasic de lichid non-newtonian este Oobleck (uneori numit „slime”, adesea făcut în orele de științe școlare elementare), care prezintă un comportament asemănător solidului când se folosește o cantitate mare de forță asupra lui. Un alt set de fluide non-newtoniene este cunoscut sub numele de fluide magnetorheologice. Acestea răspund la câmpurile magnetice devenind aproape solide, însă revenind la starea lor fluidă atunci când sunt scoase din câmpul magnetic

De ce vâscozitatea este importantă în viața de zi cu zi

În timp ce vâscozitatea poate părea de o importanță minoră în viața de zi cu zi, ea poate fi de fapt foarte importantă în multe domenii diferite. De exemplu:

• Lubrifierea vehiculelor. Când introduceți ulei în mașină sau camion, ar trebui să fiți conștienți de vâscozitatea acestuia. Asta pentru că vâscozitatea afectează frecarea, iar frecarea, la rândul său, afectează căldura. În plus, vâscozitatea afectează, de asemenea, rata consumului de ulei și ușurința cu care vehiculul dvs. va porni în condiții de cald sau de frig. Unele uleiuri au o vâscozitate mai stabilă, în timp ce altele reacționează la căldură sau la rece; dacă indicele de vâscozitate al uleiului dvs. este scăzut, poate deveni mai subțire pe măsură ce se încălzește, ceea ce poate cauza probleme în timp ce vă conduceți mașina într-o zi caldă de vară.
• gătit. Viscozitatea joacă un rol semnificativ în prepararea și servirea alimentelor. Uleiurile de gătit pot schimba sau nu vâscozitatea pe măsură ce se încălzesc, în timp ce multe devin mult mai vâscoase pe măsură ce se răcesc. Grăsimile, care sunt moderat vâscoase atunci când sunt încălzite, devin solide atunci când sunt răcite. Diferite bucătării se bazează, de asemenea, pe vâscozitatea sosurilor, a supelor și a tocanelor. O supă groasă de cartofi și praz, de exemplu, când este mai puțin vâscoasă, devine vichyssoise franceză. Unele lichide vâscoase adaugă textură alimentelor; mierea, de exemplu, este destul de vâscoasă și poate schimba „senzația de gură” a unei farfurii.
• de fabricație. Echipamentele de fabricație necesită o lubrifiere corespunzătoare pentru a funcționa fără probleme. Lubrifianții prea vâscoși pot bloca conductele și blocarea. Lubrifianții prea subțiri oferă o protecție prea mică pentru piesele mobile.
• Medicament. Viscozitatea poate avea o importanță critică în medicină, deoarece lichidele sunt introduse intravenos în organism. Viscozitatea sângelui este o problemă majoră: sângele care este prea vâscos poate forma cheaguri interne periculoase, în timp ce sângele prea subțire nu se va coagula; acest lucru poate duce la pierderi de sânge periculoase și chiar moarte.