Viskositeetti on mittaus kuinka kestävä a neste on yrityksiä liikkua sen läpi. Nesteen, jolla on alhainen viskositeetti, sanotaan olevan "ohut", kun taas korkean viskositeetin nesteen sanotaan olevan "paksua". Matalaviskositeettisen nesteen (kuten veden) läpi on helpompaa liikkua kuin korkean viskositeetin omaavan nesteen (kuten hunaja).
Tärkeimmät takeaways: viskositeetin merkitys
- Viskositeetti, nesteen "paksuus", viittaa siihen, kuinka kestävä neste on liikkumiselle sen läpi.
- Esimerkiksi veden viskositeetti on alhainen tai "ohut", kun taas hunajan viskositeetti on "paksu" tai korkea.
- Viskositeettilailla on tärkeitä käyttötarkoituksia sellaisilla alueilla kuin mustesuihkutulostus, proteiiniformulaatiot ja injektiot sekä jopa ruuan ja juoman valmistus.
Viskositeetin määritelmä
Viskositeetti viittaa nesteen paksuuteen. Viskositeetti johtuu nesteessä olevien molekyylien välisestä vuorovaikutuksesta tai kitka. Samanlainen kuin liikkuvien kiinteiden aineiden välinen kitka, viskositeetti määrää nesteen virtauksen aikaansaamiseksi tarvittavan energian.
Fysiikassa viskositeetti ilmaistaan usein käyttämällä Isaac Newtonin nesteyhtälöä, joka on samanlainen kuin Newtonin toinen laki liikkeestä. Tämän lain mukaan kun voima vaikuttaa esineeseen, se aiheuttaa esineen kiihtymisen. Mitä suurempi esineen massa, sitä suuremman voiman täytyy olla sen kiihdyttämiseksi.
Viskositeettikaava
Viskositeettikaava ilmaistaan usein käyttämällä Newtonnesteiden yhtälö:
F / A = n (dv / dr)
missä F edustaa voimaa ja edustaa aluetta. Niin, FA, tai voima jaettuna alueittain, on toinen tapa määrittää viskositeetti. dv jaettu DR edustaa "leikkausnopeutta" tai nopeutta, jolla neste liikkuu. n on vakioyksikkö, joka on yhtä suuri kuin 0,00089 Pa s (Pascal-sekunti), joka on dynaaminen viskositeetin mittausyksikkö. Tällä lailla on joitain tärkeitä käytännön sovelluksia, kuten mustesuihkutulostus, proteiiniformulaatiot / injektiot ja ruuan / juoman valmistus.
Newtonin ja ei-Newtonin nesteviskositeetti
Yleisimmillä nesteillä, joita kutsutaan Newtonin nesteiksi, on vakioviskositeetti. On suurempi vastus, kun lisäät voimaa, mutta se on jatkuva suhteellinen lisäys. Lyhyesti sanottuna, Newtonin neste toimii edelleen kuin neste, riippumatta siitä, kuinka paljon voimaa siihen kohdistetaan.
Sitä vastoin muiden kuin Newtonin nesteiden viskositeetti ei ole vakio, vaan vaihtelee suuresti käytetystä voimasta riippuen. Klassinen esimerkki ei-Newtonin nesteestä Oobleck (jota joskus kutsutaan "limaksi" ja tehdään usein ala-asteen luonnontieteiden luokissa), jolla on kiinteä tapa käyttäytyä, kun siihen käytetään suurta määrää voimaa. Toinen sarja ei-newtonialaisia nesteitä tunnetaan magnetorheologisina nesteinä. Ne reagoivat magneettikenttiin muuttuen melkein kiinteiksi, mutta palautuvat nestetilaansa, kun ne poistetaan magneettikentästä
Miksi viskositeetti on tärkeä päivittäisessä elämässä
Vaikka viskositeetilla voi tuntua olevan vähäinen merkitys jokapäiväisessä elämässä, se voi tosiasiassa olla erittäin tärkeä monilla eri aloilla. Esimerkiksi:
- Ajoneuvojen voitelu. Kun laitat öljyä autoosi tai kuorma-autoosi, sinun tulee olla tietoinen sen viskositeetista. Tämä johtuu siitä, että viskositeetti vaikuttaa kitkaan, ja kitka puolestaan vaikuttaa kuumuuteen. Lisäksi viskositeetti vaikuttaa myös öljynkulutusasteeseen ja siihen, kuinka helposti ajoneuvo käynnistyy kuumissa tai kylmissä olosuhteissa. Joillakin öljyillä on vakaampi viskositeetti, kun taas toiset reagoivat kuumuuteen tai kylmään; Jos öljysi viskositeetti-indeksi on alhainen, se voi tulla ohuempi kuumentuessaan, mikä voi aiheuttaa ongelmia, kun käytät autoa kuumana kesäpäivänä.
- Ruoanlaitto. Viskositeetilla on merkittävä rooli ruoan valmistuksessa ja tarjoamisessa. Ruokaöljyt saattavat muuttaa viskositeettia kuumentuessaan, kun taas monet muuttuvat paljon viskoosisiksi jäähtyessään. Rasvat, jotka ovat kuumennettaessa kohtalaisen viskooseja, muuttuvat kiinteiksi jäähtyessään. Eri keittiöt luottavat myös kastikkeiden, keittojen ja muhennosten viskositeettiin. Esimerkiksi paksusta peruna- ja purjokeitosta, kun se on vähemmän viskoosista, tulee ranskalainen vichyssoise. Jotkut viskoosit nesteet lisäävät tekstuuria elintarvikkeisiin; Esimerkiksi hunaja on melko viskoosia ja voi muuttaa ruoan "suun tunteen".
- Valmistus. Valmistuslaitteet vaativat asianmukaiset voitelut, jotta ne toimivat sujuvasti. Liian viskoosit voiteluaineet voivat tukkia ja tukkia putkistoja. Liian ohuet voiteluaineet tarjoavat liian vähän suojaa liikkuville osille.
- Lääketiede. Viskositeetilla voi olla kriittinen merkitys lääketieteessä, kun nesteitä johdetaan kehoon laskimonsisäisesti. Veren viskositeetti on tärkeä asia: liian viskoosinen veri voi muodostaa vaarallisia sisäisiä hyytymiä, kun taas liian ohut veri ei hyyty; tämä voi johtaa vaaralliseen verenhukkaan ja jopa kuolemaan.