Viskozite Nedir?Viskozite Tanımı-Viskozite Hakkında-Viskozitenin Ölçümü

Viskozite Nedir?Viskozite Tanımı-Viskozite Hakkında-Viskozitenin ölçümü
Viskozite Nedir?Viskozite Tanımı-Viskozite Hakkında-Viskozitenin ölçümü

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

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

Viskozitenin ölçümü

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

Birimler

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 (P) dır Genellikle yüzde birlik miktarı olan centipoise (cP) kullanılır Örneğin suyun viskozitesi 20°C'de 10020 cP dir
1 poise = 100 centipoise = 1 g·cm−1·s−1 = 01 Pa·s (Tanımı için bakınız)1 centipoise = 0001 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 = 00001 m2·s−1 Kinematik ve dinamik viskozite arasındaki dönüşüm ise νρ = μ şeklinde verilir ve eğer ν = 1 St ise
μ = ν ρ = 01 kg·m−1s−1·(ρ/(g/cm3)) = 01 poise·(ρ/(g/cm3)) [1]
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 basınçtan bağımsızdır ve
• 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 179 cP den 028 cP ye düşer)

Sıvıların dinamik viskozitesi, gazların dinamik viskozitesinden birkaç on kat daha büyüktür

Havanın viskozitesi

Havanın viskozitesi sıcaklığa bağımlı olup 150°C'de 178 × 10−5 kg/ms dir Havanın yüksekliğe bağlı viskozite değerlerine bu bağlantıdan ulaşılabilir

Suyun viskozitesi

Suyun viskozitesi 890 × 10-4 Pa•s veya 890 × 10-3 dyne-sec/cm2 dir (25°C'de)

Çeşitli malzemelerin viskozitesi



Su ve sütün viskozitesine ilişkin bir örnek Daha yüksek viskoziteye sahip sıvılar bu tür sıçrama göstermezler

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

0 < T < 555K arasındaki sıcaklıklar için geçerlidir
Bazı gazlar için Sutherland sabiti ve referans sıcaklığı değerleri:
Gaz C To μo
- K Pa/s hava 120 29115 000001827 azot 111 30055 000001781 oksijen 127 29225 000002018 karbondioksit 240 29315 00000148 karbonmonoksit 118 28815 00000172 hidrojen 72 29385 000000876 amonyak 370 29315 000000982 kükürtdioksit 416 29365 000001254 Bazı Newtonyen akışkanların dinamik viskozite değerleri aşağıda verilmektedir
Gazlar (0°C'de):

viskozite (Pa·s) hidrojen 84 × 10-6 hava 174 × 10-6 ksenon 212 × 10-6 Sıvılar (25°C'de):

viskozite (Pa·s) etanol a 1074 × 10-3 aseton a 0306 × 10-3 metanol a 0544 × 10-3 propanol a 1945 × 10-3 benzen a 0604 × 10-3 nitrobenzen a 1863 × 10-3 cıva a 1526 × 10-3 sülfürik asit a 242 × 10-3 gliserol a 934 × 10-3 zeytin yağı 81 × 10-3 cam 1040 a Kaynak: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73 basım, 1992-1993
Daha detaylı bir tabloya buradan ulaşılabilir

Akışkanlık

Viskozitenin tersi akışkanlık tır ve genellikle φ (= 1/μ) veya F (= 1/η) ile gösterilir Birimi poise'ın tersi olup (cm·s·g-1), rhe olarak okunur Mühendislik uygulamalarında nadiren kullanılır