Viskoznost

Viskoznost (prema kasnolat. viscosus: ljepljiv), viskozitet, žilavost tekućine ili koeficijent unutarnjeg trenja je trenje nastalo pri strujanju fluida (tekućine ili plina) zbog različite brzine gibanja njegovih slojeva. Uzrok su viskoznosti međumolekulske kohezijske sile u fluidu i adhezijske sile između fluida i krutoga tijela kroz koje se strujanje odvija. Slojevi fluida uz stijenke posude (cijevi, korita rijeke i tako dalje) usporavaju brže slojeve. Sila F na jedinicu površine između dvaju slojeva fluida razmjerna je gradijentu relativne brzine v, to jest brzini kojom se relativna brzina gibanja mijenja od sloja do sloja dy:

${\displaystyle F=-\,\eta \cdot {\frac {dv}{dy}}}$

Predznak – pokazuje da sila djeluje suprotno smjeru brzine gibanja. Koeficijent viskoznosti η naziva se dinamička viskoznost, a mjeri se u paskalsekundama (Pas). Tako na primjer koeficijent viskoznosti glicerola na sobnoj temperaturi iznosi 1,4 Pas, vode 0,001 Pas, a zraka 17 × 10^–6 Pas. Koeficijent viskoznosti smanjuje se s povećanjem temperature, jer toplinsko gibanje smanjuje privlačne međumolekulske sile. Koeficijenti viskoznosti različitih stakala, smole i slično, veoma su veliki, u pravilu veći od 10⁹ Pas.

Viskoznost fluida uzrokuje i otpor gibanju čvrstih tijela kroz fluid. Sila otpora ovisi o dimenzijama i obliku tijela, brzini gibanja kroz fluid, koeficijentu viskoznosti η i gustoći ρ fluida. Za kuglu polumjera r koja se brzinom v giba u fluidu viskoznosti η, ili se taj fluid giba oko nje, ta je sila F_d jednaka (Stokesov zakon):

${\displaystyle F_{d}=6\cdot \pi \cdot \mu \cdot r\cdot v}$

Taj zakon vrijedi samo za male brzine strujanja fluida (laminarno strujanje). Za veće brzine strujanje postaje turbulentno i sila otpora povećava se s kvadratom brzine. Dinamička svojstva strujanja tijela u viskoznom mediju opisana su bezdimenzionalnom konstantom, takozvanim Reynoldsovim brojem.

Kinematička viskoznost omjer je dinamičke viskoznosti η i gustoće fluida ρ, dakle:

${\displaystyle \nu ={\frac {\eta }{\rho }}}$

Jedinica je kinematičke viskoznosti kvadratni metar po sekundi (m²/s), određena kao kinematička viskoznost fluida kojoj je dinamička viskoznost jedna paskalsekunda, a gustoća jedan kilogram po kubičnome metru.^[2]

1. ↑ Edgeworth, R.; Dalton, B.J.; Parnell, T. The pitch drop experiment. University of Queensland. Pristupljeno 31. ožujka 2009.. A copy of: European Journal of Physics (1984) pp. 198–200.
2. ↑ viskoznost, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.