Wat is viscositeit in de natuurkunde?

Viscositeit is een meting van hoe resistent een vloeistof is tegen pogingen om erdoorheen te bewegen. Van een vloeistof met een lage viscositeit wordt gezegd dat deze "dun" is, terwijl van een vloeistof met een hoge viscositeit wordt gezegd dat deze "dik" is. Het is gemakkelijker om door een vloeistof met lage viscositeit (zoals water) te gaan dan door een vloeistof met hoge viscositeit (zoals honing).

Belangrijkste afhaalrestaurants: het belang van viscositeit

• Viscositeit, de "dikte" van vloeistof, verwijst naar hoe resistent een vloeistof is om er doorheen te bewegen.
• Water heeft bijvoorbeeld een lage of "dunne" viscositeit, terwijl honing een "dikke" of hoge viscositeit heeft.
• De viscositeitswet heeft belangrijke toepassingen op gebieden zoals inkjetprinten, eiwitformuleringen en -injecties en zelfs voedsel- en drankenindustrie.

Viscositeit Definitie

Viscositeit verwijst naar de dikte van de vloeistof. Viscositeit is het gevolg van de interactie of wrijving tussen moleculen in een vloeistof. Net als wrijving tussen bewegende vaste stoffen, zal viscositeit de benodigde energie bepalen om een ​​vloeistof te laten stromen.

In de natuurkunde wordt viscositeit vaak uitgedrukt met behulp van Isaac Newton's vergelijking voor vloeistoffen, die vergelijkbaar is met de tweede bewegingswet van Newton. Deze wet stelt dat wanneer een kracht op een object inwerkt, dit het object zal versnellen. Hoe groter de massa van het object, hoe groter de kracht moet zijn om het te laten versnellen.

Viscositeitsformule

De viscositeitsformule wordt vaak uitgedrukt met behulp van Newton's vergelijking voor vloeistoffen:

F / A = n (dv / dr)

waar F staat voor kracht en EEN vertegenwoordigt gebied. Zo, FA, of kracht gedeeld door oppervlakte, is een andere manier om de viscositeit te definiëren. Dv verdeeld dr vertegenwoordigt de "pure snelheid", of de snelheid waarmee de vloeistof beweegt. De n is een constante eenheid gelijk aan 0.00089 Pa s (Pascal-seconde), wat een dynamische viscositeitsmeeteenheid is. Deze wet heeft een aantal belangrijke praktische toepassingen zoals inkjetprinten, eiwitformuleringen / injecties en voedsel / drankproductie.

Newtoniaanse en niet-Newtoniaanse vloeistofviscositeit

De meest voorkomende vloeistoffen, Newtoniaanse vloeistoffen genoemd, hebben een constante viscositeit. Er is een grotere weerstand naarmate je de kracht verhoogt, maar het is een constante proportionele toename. Kortom, een Newtoniaanse vloeistof blijft zich gedragen als een vloeistof, hoeveel kracht er ook op wordt uitgeoefend.

De viscositeit van niet-Newtonse vloeistoffen is daarentegen niet constant, maar varieert sterk afhankelijk van de uitgeoefende kracht. Een klassiek voorbeeld van een niet-Newtoniaanse vloeistof is Oobleck (soms "slijm" genoemd, en vaak gemaakt in wetenschapsklassen op de basisschool), die solide-achtig gedrag vertoont wanneer er een grote hoeveelheid kracht op wordt gebruikt. Een andere reeks niet-Newtoniaanse vloeistoffen staat bekend als magnetorheologische vloeistoffen. Deze reageren op magnetische velden door bijna solide te worden maar terugkeren naar hun vloeibare toestand wanneer ze uit het magnetische veld worden verwijderd

Waarom viscositeit belangrijk is in het dagelijks leven

Hoewel viscositeit van ondergeschikt belang lijkt in het dagelijks leven, kan het eigenlijk op veel verschillende gebieden erg belangrijk zijn. Bijvoorbeeld:

• Smering in voertuigen. Wanneer u olie in uw auto of vrachtwagen doet, moet u rekening houden met de viscositeit. Dat komt omdat viscositeit de wrijving beïnvloedt en wrijving op zijn beurt de warmte beïnvloedt. Bovendien heeft viscositeit ook invloed op de snelheid van het olieverbruik en het gemak waarmee uw voertuig start in warme of koude omstandigheden. Sommige oliën hebben een stabielere viscositeit, terwijl andere reageren op warmte of koude; als de viscositeitsindex van uw olie laag is, kan deze tijdens het verwarmen dunner worden, wat problemen kan veroorzaken als u uw auto op een warme zomerdag bestuurt.
• Koken. Viscositeit speelt een belangrijke rol bij het bereiden en serveren van voedsel. Kookoliën kunnen al dan niet de viscositeit veranderen tijdens het verwarmen, terwijl velen veel viskeuzer worden naarmate ze afkoelen. Vetten, die matig viskeus zijn bij verhitting, worden vast wanneer ze worden gekoeld. Verschillende keukens vertrouwen ook op de viscositeit van sauzen, soepen en stoofschotels. Een dikke aardappel- en preisoep, bijvoorbeeld, als deze minder viskeus is, wordt Franse vichyssoise. Sommige viskeuze vloeistoffen voegen textuur toe aan voedsel; honing is bijvoorbeeld vrij viskeus en kan het "mondgevoel" van een gerecht veranderen.
• Productie. Productieapparatuur vereist de juiste smering om soepel te werken. Te viskeuze smeermiddelen kunnen pijpleidingen blokkeren en verstoppen. Te dunne smeermiddelen bieden te weinig bescherming voor bewegende delen.
• Geneeskunde. Viscositeit kan van cruciaal belang zijn in de geneeskunde omdat vloeistoffen intraveneus in het lichaam worden ingebracht. Bloedviscositeit is een belangrijk probleem: te viskeus bloed kan gevaarlijke interne stolsels vormen, terwijl te dun bloed niet stolt; dit kan leiden tot gevaarlijk bloedverlies en zelfs de dood.