Unterschied zwischen Oberflächenspannung und Viskosität

Oberflächenspannung vs. Viskosität

Viskosität und Oberflächenspannung sind zwei sehr wichtige Phänomene hinsichtlich der Mechanik und Statik von Flüssigkeiten. Die Auswirkungen dieser Phänomene beeinflussen Bereiche wie die Hydrodynamik, die Aerodynamik und sogar die Luftfahrt. Es ist wichtig, ein solides Wissen über diese Phänomene zu haben, um sich in solchen Bereichen zu behaupten. Dieser Artikel vergleicht Viskosität und Oberflächenspannung und zeigt die Unterschiede zwischen den beiden.

Was ist die Oberflächenspannung??

Betrachten Sie eine homogene Flüssigkeit. Jedes Molekül in den zentralen Teilen der Flüssigkeit hat genau dieselbe Kraft, die es nach allen Seiten zieht. Die umgebenden Moleküle ziehen das zentrale Molekül gleichmäßig in jede Richtung. Betrachten wir nun ein Oberflächenmolekül. Es hat nur Kräfte, die auf die Flüssigkeit wirken. Die Luft-Flüssigkeits-Adhäsionskräfte sind nicht einmal annähernd so stark wie die Flüssigkeits-Flüssigkeits-Kohäsionskräfte. Daher werden die Oberflächenmoleküle zum Zentrum der Flüssigkeit hingezogen, wodurch eine gepackte Molekülschicht entsteht. Diese Oberflächenschicht aus Molekülen wirkt als dünner Film auf der Flüssigkeit. Wenn wir das reale Beispiel des Wasserleiters nehmen, verwendet es diesen dünnen Film, um sich auf der Wasseroberfläche zu platzieren. Es gleitet auf dieser Ebene. Wenn es diese Schicht nicht gibt, würde sie sofort ertrinken. Die Oberflächenspannung ist definiert als die Kraft parallel zu der Oberfläche senkrecht zu einer Einheitslängenlinie, die auf der Oberfläche gezeichnet ist. Die Einheiten der Oberflächenspannung sind Nm^-1. Die Oberflächenspannung wird auch als Energie pro Flächeneinheit definiert. Dies gibt auch die Oberflächenspannung einer neuen Einheit Jm^-2. Oberflächenspannung, die zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten auftritt, wird als Grenzflächenspannung bezeichnet.

Was ist Viskosität??

Die Viskosität wird als Maß für den Widerstand einer Flüssigkeit definiert, die entweder durch Scherspannung oder Zugspannung verformt wird. In anderen Worten ist Viskosität die „innere Reibung“ einer Flüssigkeit. Es wird auch als die Dicke einer Flüssigkeit bezeichnet. Die Viskosität ist einfach die Reibung zwischen zwei Schichten eines Fluids, wenn sich die beiden Schichten relativ zueinander bewegen. Sir Isaac Newton war ein Pionier in der Strömungsmechanik. Er postulierte, dass für eine Newtonsche Flüssigkeit die Scherspannung zwischen den Schichten proportional zum Geschwindigkeitsgradienten in der Richtung senkrecht zu den Schichten ist. Die hier verwendete proportionale Konstante (Proportionalitätsfaktor) ist die Viskosität der Flüssigkeit. Die Viskosität wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben "µ" bezeichnet. Die Viskosität eines Fluids kann mit Viskosimetern und Rheometern gemessen werden. Die Viskositätseinheiten sind Pascalsekunden (oder Nm^-2s). Das cgs-System verwendet die nach Jean Louis Marie Poiseuille benannte Einheit "poise" zur Viskositätsmessung. Die Viskosität eines Fluids kann auch durch mehrere Experimente gemessen werden. Die Viskosität einer Flüssigkeit hängt von der Temperatur ab. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab.

τ = μ ∂u / ∂y

Viskositätsgleichungen und -modelle sind für nicht-Newtonsche Flüssigkeiten sehr komplex.