Viskozita

Technology

12 hours ago

Author

Viskozita je fyzikální vlastnost tekutin, která popisuje jejich odpor vůči vnitřním deformacím nebo proudění. Její měření je důležité pro mnoho oborů, jako je například chemie, fyzika, inženýrství či lékařství. Viskozita závisí na vnitřním tření mezi částicemi tekutiny a na teplotě. Existuje několik způsobů měření viskozity, mezi nejznámější patří metoda kapilárního viskozimetru nebo rotující viskozimetr. V praxi se viskozita aplikuje například při kontrolách a výrobě motorových olejů, při návrhu aerodynamických tvarů nebo při testování krevních vzorků. Viskozita se také používá při výrobě kosmetických přípravků, laků, barviv či papíru. Jednotkou viskozity je pascalsekunda (Pa·s) nebo její deriváty, například mPa·s nebo cP.

Simulace dvou látek s rozdílnou viskozitou. Horní kapalina má nižší viskozitu, dolní kapalina má vyšší viskozitu Viskozita (také vazkost) je fyzikální veličina udávající poměr mezi tečným napětím a změnou rychlosti v závislosti na vzdálenosti mezi sousedními vrstvami při proudění skutečné kapaliny. U pevných látek se viskozita projevuje různou deformační odezvou v závislosti na délce trvání působení zatížení (při dlouhodobém zatížení materiál „teče“) - pro viskózní materiály (beton, asfaltový beton) neplatí jednoduchý Hookův zákon a vyskytuje se u nich tzv. dotvarování.

Viskozita je veličina charakterizující vnitřní tření a závisí především na přitažlivých silách mezi částicemi. Kapaliny s větší přitažlivou silou mají větší viskozitu, větší viskozita znamená větší brzdění pohybu kapaliny nebo těles v kapalině.

Pro ideální kapalinu má viskozita nulovou hodnotu (taková kapalina se zařazuje jako další skupenství - tzv. supratekutina). +more Kapaliny s nenulovou viskozitou se označují jako viskózní (vazké).

Značení

+moreogv|náhled|vpravo'>280px| * Symbol dynamické viskozity: η : Jednotka SI: newton sekunda na metr čtvereční, značka jednotky: N. s·m−2, ekvivalentně též Pascal sekunda, značka Pa·s. : V soustavě CGS je jednotkou dynamické viskozity poise značka P. Běžněji se používá centipoise cP. : 1 cP = 10−2 P = 10−3 Pa⋅s = 1 mPa⋅s * Symbol kinematické viskozity: ν.

: Jednotka SI: metr čtvereční za sekundu, značka jednotky: m2·s−1 (praktičtější je mm2·s−1, příp. cm2·s−1). +more : V soustavě CGS byl jednotkou viskozity stokes (zkratka St, podle fyzika George Gabriel Stokese). ::1 St = 1 cm2·s−1 = 10−4 m2·s−1 ::1 cSt = 1 mm2·s−1 = 10−6m2·s−1.

Výpočet

Tečné napětí vnitřního tření je v nejjednodušším případě podle Newtonova zákona přímo úměrné gradientu rychlosti, :\tau = \eta\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}y}, kde \frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}y} označuje gradient rychlosti ve směru kolmém na rychlost, \tau je tečné napětí a \eta se nazývá dynamická viskozita (vazkost).

Převrácená hodnota dynamické viskozity se nazývá tekutost :\varphi = \frac{1}{\eta}

Podíl dynamické viskozity a hustoty kapaliny se nazývá kinematická viskozita (nebo součinitel kinematické viskozity).

:\nu = \frac{\eta}{\rho}

Uvedený vztah platí pro velkou většinu kapalin (i plynů). Takové tekutiny se nazývají newtonské tekutiny (newtonovské). +more Dynamická viskozita u nich nezávisí na gradientu rychlosti. Existují však také anomální tekutiny, u nichž je viskozita na gradientu rychlosti závislá. Takové kapaliny se nazývají nenewtonské.

Important

Viskozita plynů

U plynů lze viskozitu považovat za nezávislou na tlaku plynu (s výjimkou velmi nízkých a velmi vysokých tlaků). Viskozita plynů stoupá s rostoucí teplotou, čímž se odlišuje od viskozity kapalin, u nichž viskozita s rostoucí teplotou klesá.

Pro popis závislosti dynamické viskozity plynů na teplotě lze použít Sutherlandův vzorec :\eta = A\frac{\sqrt{T}}{1+\frac{C}{T}}, kde T je absolutní teplota a A, C jsou látkové konstanty.

Vlastnosti

Viskozita klesá s rostoucí teplotou a roste s rostoucím tlakem. Vliv tlaku je však obvykle zanedbatelný.

Přehled hodnot dynamických viskozit pro různé kapaliny (při 20 °C)

Látka	Viskozita η [Pa.s]
voda	0,00102
benzín	0,00053
ethanol	0,0012
glycerol	1,48

Kinematická viskozita kapalin při 18 °C

Látka	Kinematická viskozita υ (m2/s)
voda	1,06×10−6
benzen	7,65×10−6
benzín	7,65×10−7
glycerín	1,314×10−3
chloroform	3,89×10−6
nitrobenzen	1,72×10−5
topný olej	5,2×10−5
motorový olej	9,4×10−5
rtuť	1,16×10−7
petrolej	2,06×10−6

Obecně je minimální viskozita rovna zhruba 10−7 m2/s.

Závislost hodnot kinematické viskozity vody na teplotě

Teplota °C	υ (m2/s)	Teplota °C	υ (m2/s)
0	1,79×10−6	30	0,801×10−6
5	1,525×10−6	40	0,66×10−6
10	1,317×10−6	50	0,52×10−6
12	1,246×10−6	60	0,48×10−6
15	1,151×10−6	70	0,42×10−6
18	1,067×10−6	80	0,37×10−6
20	1,016×10−6	100	0,29×10−6

Závislost kinematické viskozity vody na teplotě lze vyjádřit vztahem: : \nu = \frac {1.79 \cdot {10^{-6}}}{1+0.0337 \cdot {T}+0.000221 \cdot {T^2}} kde T je teplota vody ve °C

Reference

Související články

Mechanika tekutin * Mechanika kontinua * Supratekutost * Viskozimetr * Disperze * Newtonův zákon viskozity

Externí odkazy

Kategorie:Mechanika tekutin Kategorie:Materiálové konstanty

5 min read

Share this post:

Like it 8