Akmazlık veya Akışkanlık (Viskozite)
VIP Je Taime
Ağdalık, akmazlık ya da viskozite, bir akışkanın, yüzey gerilimi altında deforme olmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür. Akışkanın akmaya karşı gösterdiği iç direnç olarak da tanımlanabilir. Süper akışkanlar hariç tüm gerçek akışkanlar yüzey gerilimine karşı direnç gösterirler. Öte yandan, yüzey gerilimine hiç direnç göstermeyen bir akışkan "ideal akışkan" olarak adlandırılır.
Akmazlık değeri daha yüksek olan yeşil sıvı ve düşük akmazlık değeri olan renksiz sıvı.
Newton Teorisi
Genellikle herhangi bir akış esnasında akışkanın tabakaları farklı hızlarda hareket ederler ve akışkanın viskozitesi, uygulanan kuvvete karşı direnç gösteren tabakalar arasındaki yüzey gerilimlerinden dolayı ortaya çıkar.
Isaac Newton'un öne sürdüğü üzere, laminer ve paralel bir akışta, tabakalar arasındaki yüzey gerilimi (τ) bu tabakalara dik yöndeki hız gradyeni (∂u/∂y) ile orantılıdır.
Buradaki μ sabiti, viskozite sabiti, viskozite , veya dinamik viskozite olarak bilinir. Su ve gazların çoğu Newton yasasına uyarlar ve Newtonyen akışkanlar olarak adlandırılırlar. Newtonyen olmayan akışkanlarda ise, yüzey gerilimi ile hız gradyeni arasındaki basit lineer ilişki çok daha karmaşık bir hal alır.
Pek çok durumda, viskoz kuvvetlerin atalet kuvvetlerine olan oranı ile ilgilenilir. Atalet kuvvetlerinin akışkanın yoğunluğu (ρ) ile karakterize edildiği bilindiğinden bu oran kinematik viskozite olarak adlandırılır ve gösterimi:
şeklindedir.
Viskozite genellikle farklı viskozimetrelerle ve 25°C'de ölçülür. Bazı akışkanların viskozitesi, geniş bir yüzey gerilimi aralığında sabittir. Viskozitesi sabit olmayan akışkanlar Newtoyen olmayan akışkanlar olarak adlandırılır.
BİRİMLER
Viskozite (dinamik viskozite): μ
Dinamik viskozitenin SI birimi (Yunan sembol: μ) pascal-saniye (Pa·s) olup 1 kg·m−1·s−1 ye eşdeğerdir.
Dinamik viskozitenin cgs birimi, Jean Louis Marie Poiseuille adına ithafen poise
dır. Genellikle yüzde birlik miktarı olan centipoise (cP) kullanılır. Örneğin suyun viskozitesi 20°C'de 1.0020 cP dir.
1 poise = 100 centipoise = 1 g·cm−1·s−1 = 0.1 Pa·s.1 centipoise = 0.001 Pa·s.
Kinematik viskozite: ν = μ / ρ
Kinematik viskozite'nin (Yunan sembol: ν) SI birimi (m2·s−1) dir. Kinematik viskozite'nin cgs birimi George Gabriel Stokes'un adına ithafen stokes olup S veya St şeklinde kısaltılır. Bazen centistokes (cS veya cSt) şeklinde de kullanılabilir.
1 stokes = 100 centistokes = 1 cm2·s−1 = 0.0001 m2·s−1. Kinematik ve dinamik viskozite arasındaki dönüşüm ise νρ = μ şeklinde verilir ve eğer ν = 1 St ise
μ = ν ρ = 0.1 kg·m−1s−1·(ρ/(g/cm3)) = 0.1 poise·(ρ/(g/cm3)).
Gazlar
Gazların viskozitesi, akış tabakaları arasında momentum taşınımını sağlayan moleküler difüzyondan kaynaklanır. Gazların kinetik teorisi, gazların viskozitesinin (teorinin uygulandığı rejim içinde geçerli olmak üzere) doğru olarak tahminine yardımcı olur:
Sıvılar
Sıvılarda, moleküller arasındaki ilave kuvvetler önemli hale gelir. Bu durumda yüzey gerilimine ilaveler olacaktır ki olgu bugün dahi tartışmalıdır. Dolayısıyla, sıvılarda:
Havanın viskozitesi
Havanın viskozitesi sıcaklığa bağımlı olup 15.0°C'de 1.78 × 10−5 kg/m.s dir.
Suyun viskozitesi
Suyun viskozitesi 8.90 × 10-4 Pa•s veya 8.90 × 10-3 dyne-sec/cm2 dir (25°C'de).
Çeşitli malzemelerin viskozitesi
Dinamik viskozitenin sıcaklıkla değişimini hesaplamak amacıyla Sutherland formülü (Crane, 1988) kullanılabilir:
burada:
Su ve sütün viskozitesine ilişkin bir örnek. Daha yüksek viskoziteye sahip sıvılar bu tür sıçrama göstermezler.
Sponsorlu Bağlantılar
Akmazlık değeri daha yüksek olan yeşil sıvı ve düşük akmazlık değeri olan renksiz sıvı.
Newton Teorisi
Genellikle herhangi bir akış esnasında akışkanın tabakaları farklı hızlarda hareket ederler ve akışkanın viskozitesi, uygulanan kuvvete karşı direnç gösteren tabakalar arasındaki yüzey gerilimlerinden dolayı ortaya çıkar.
Isaac Newton'un öne sürdüğü üzere, laminer ve paralel bir akışta, tabakalar arasındaki yüzey gerilimi (τ) bu tabakalara dik yöndeki hız gradyeni (∂u/∂y) ile orantılıdır.
Buradaki μ sabiti, viskozite sabiti, viskozite , veya dinamik viskozite olarak bilinir. Su ve gazların çoğu Newton yasasına uyarlar ve Newtonyen akışkanlar olarak adlandırılırlar. Newtonyen olmayan akışkanlarda ise, yüzey gerilimi ile hız gradyeni arasındaki basit lineer ilişki çok daha karmaşık bir hal alır.
Pek çok durumda, viskoz kuvvetlerin atalet kuvvetlerine olan oranı ile ilgilenilir. Atalet kuvvetlerinin akışkanın yoğunluğu (ρ) ile karakterize edildiği bilindiğinden bu oran kinematik viskozite olarak adlandırılır ve gösterimi:
şeklindedir.
Viskozite genellikle farklı viskozimetrelerle ve 25°C'de ölçülür. Bazı akışkanların viskozitesi, geniş bir yüzey gerilimi aralığında sabittir. Viskozitesi sabit olmayan akışkanlar Newtoyen olmayan akışkanlar olarak adlandırılır.
BİRİMLER
Viskozite (dinamik viskozite): μ
Dinamik viskozitenin SI birimi (Yunan sembol: μ) pascal-saniye (Pa·s) olup 1 kg·m−1·s−1 ye eşdeğerdir.
Dinamik viskozitenin cgs birimi, Jean Louis Marie Poiseuille adına ithafen poise
dır. Genellikle yüzde birlik miktarı olan centipoise (cP) kullanılır. Örneğin suyun viskozitesi 20°C'de 1.0020 cP dir.1 poise = 100 centipoise = 1 g·cm−1·s−1 = 0.1 Pa·s.1 centipoise = 0.001 Pa·s.
Kinematik viskozite: ν = μ / ρ
Kinematik viskozite'nin (Yunan sembol: ν) SI birimi (m2·s−1) dir. Kinematik viskozite'nin cgs birimi George Gabriel Stokes'un adına ithafen stokes olup S veya St şeklinde kısaltılır. Bazen centistokes (cS veya cSt) şeklinde de kullanılabilir.
1 stokes = 100 centistokes = 1 cm2·s−1 = 0.0001 m2·s−1. Kinematik ve dinamik viskozite arasındaki dönüşüm ise νρ = μ şeklinde verilir ve eğer ν = 1 St ise
μ = ν ρ = 0.1 kg·m−1s−1·(ρ/(g/cm3)) = 0.1 poise·(ρ/(g/cm3)).
Gazlar
Gazların viskozitesi, akış tabakaları arasında momentum taşınımını sağlayan moleküler difüzyondan kaynaklanır. Gazların kinetik teorisi, gazların viskozitesinin (teorinin uygulandığı rejim içinde geçerli olmak üzere) doğru olarak tahminine yardımcı olur:
- Viskozite düşük ve orta basınç değerlerinde basınçtan etkilenmez fakat yüksek basınç altında yoğunluğu arttığı için basınçla birlikte vizkozitesi artar
- Viskozite, sıcaklık arttıkça artar
Sıvılar
Sıvılarda, moleküller arasındaki ilave kuvvetler önemli hale gelir. Bu durumda yüzey gerilimine ilaveler olacaktır ki olgu bugün dahi tartışmalıdır. Dolayısıyla, sıvılarda:
- Viskozite basınçtan bağımsızdır (çok yüksek basınçlar hariç) ve
- Viskozite, sıcaklık arttıkça azalır (örneğin, sıcaklık 0°C den 100°C çıktığında, suyun viskozitesi 1.79 cP den 0.28 cP ye düşer).
Havanın viskozitesi
Havanın viskozitesi sıcaklığa bağımlı olup 15.0°C'de 1.78 × 10−5 kg/m.s dir.
Suyun viskozitesi
Suyun viskozitesi 8.90 × 10-4 Pa•s veya 8.90 × 10-3 dyne-sec/cm2 dir (25°C'de).
Çeşitli malzemelerin viskozitesi
Dinamik viskozitenin sıcaklıkla değişimini hesaplamak amacıyla Sutherland formülü (Crane, 1988) kullanılabilir:
burada:
- μ = T sıcaklığındaki viskozite değeri (Pa/s)
- μo = referans sıcaklığı To da referans viskozite değeri (Pa/s)
- T = Kelvin cinsinden sıcaklık
- To = Kelvin cinsinden referans sıcaklığı
- C = Sutherland sabiti'dir.
Su ve sütün viskozitesine ilişkin bir örnek. Daha yüksek viskoziteye sahip sıvılar bu tür sıçrama göstermezler.
Vikipedi
ѕнσω мυѕт gσ ση ツ
