Lepkość

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Eksperyment ukazujący lepkość paku lub smoły. Jest ona około 2,3×1011 większa od lepkości wody[1]

Lepkość (wiskoza) – właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich tarcie wewnętrzne wynikające z przesuwania się względem siebie warstw płynu podczas przepływu[2] (nie jest to natomiast opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia). Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).

Inne znaczenie słowa "lepkość" odnosi się do "czepności" – terminu stosowanego w dziedzinie klejów.

Zgodnie z laminarnym modelem przepływu lepkość wynika ze zdolności płynu do przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami.

Różnice w prędkościach warstw są charakteryzowane w modelu laminarnym przez szybkość ścinania. Przekazywanie pędu zachodzi dzięki pojawieniu się na granicy tych warstw naprężeń ścinających. Wspomniane warstwy są pojęciem hipotetycznym, w rzeczywistości zmiana prędkości zachodzi w sposób ciągły (zobacz: gradient), a naprężenia można określić w każdym punkcie płynu. Model laminarny lepkości zawodzi też przy przepływie turbulentnym, powstającym np. na granicy płynu i ścianek naczynia. Dla przepływu turbulentnego jak dotąd nie istnieją dobre modele teoretyczne.

Płyn nielepki to płyn o zerowej lepkości (→ nadciekłość).

Dziedziną nauki zajmującą się badaniami nad lepkością jest reologia. Pomiary lepkości prowadzi się na wiskozymetrach i reowiskozymetrach.

Współczynnik lepkości dynamicznej dla rozrzedzonych gazów doskonałych jest proporcjonalny do pierwiastka z temperatury (jest to wynikiem ruchu cząsteczek gazów), a nie zależy od ciśnienia. Dla cieczy współczynnik ten jest odwrotnie proporcjonalny do temperatury, a rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia (jest to spowodowane oddziaływaniem międzycząsteczkowym).

Lepkość dynamiczna[edytuj | edytuj kod]

Lepkość dynamiczna wyraża stosunek naprężeń ścinających do szybkości ścinania:

\mu = {\tau \over {\dot \gamma}}

Jednostką lepkości dynamicznej w układzie SI jest paskal·sekunda o wymiarze kilogram·metr−1·sekunda−1

[\mu ]=\operatorname{Pa}\cdot \operatorname{s}=\frac{\operatorname{kg}}{\operatorname{m}\cdot\operatorname{s}}

W układzie CGS jednostką lepkości dynamicznej jest puaz (P).

1 P = 1 dyn·s/cm2 = 1 g·cm−1·s−1 = 0,1 Pa·s

Lepkość dynamiczna wybranych substancji[edytuj | edytuj kod]

Współczynniki lepkości wybranych substancji:

Ciecze:
Gazy:

Lepkość kinematyczna[edytuj | edytuj kod]

Lepkość kinematyczna, nazywana też kinetyczną, jest stosunkiem lepkości dynamicznej do gęstości płynu:

\nu = {\mu \over \rho}

Lepkość kinematyczną w układzie SI wyraża się w m2·s−1.

W układzie CGS jednostką lepkości kinematycznej jest stokes: 1 St = 1 cm2·s−1 = 10−4 m2·s−1.

Lepkość względna[edytuj | edytuj kod]

Lepkość względna jest to stosunek lepkości dynamicznej badanej cieczy do lepkości cieczy wzorcowej (najczęściej wody). Jest to wielkość bezwymiarowa. Można ją wyznaczyć poprzez porównanie czasu wypływu danej cieczy w porównaniu do czasu wypływu cieczy wzorcowej przez otwór kubka wypływowego (lakiery, farby) lub lepkościomierza porównawczego (oleje smarne). Dla rozróżnienia lepkości względnej mierzonej w różnych lepkościomierzach porównawczych stosuje się oznaczenia:

  • stopień Englera, °E (Polska i większość krajów europejskich)
  • stopień Barbiego, °B (Francja)
  • sekunda Redwooda, RI (Wielka Brytania)
  • sekunda Saybolta, SUS (USA).

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. R Edgeworth, B J Dalton, T Parnell. The pitch drop experiment. „Eur. J. Phys”. 5 (4), s. 198-200, 1984. doi:10.1088/0143-0807/5/4/003. 
  2. Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965.
  3. 3,0 3,1 3,2 CRC Handbook of Chemistry and Physics, 87th ed., CRC Press LLC, Boca Raton, USA, 2007
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Współczynniki lepkości.
  5. Fenol
  6. Viscosity – The Physics Hypertextbook.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich. Fizyka, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1991, wyd.3, ISBN 83-204-1192-0
  2. Szczepan Szczeniowski Fizyka doświadczalna. Ciepło i fizyka molekularna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (1953)
  3. Bronisław Średniawa, Jan Weyssenhoff Mechanika środowisk rozciągłych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa-Kraków 1969
  4. Zbigniew Lawrowski: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1993.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]