Hva er viskositet i fysikk?

Monty Rakusen / Getty Images

Viskositet er et mål på hvor motstandsdyktig en væske er å forsøke å bevege seg gjennom det. En væske med lav viskositet sies å være 'tynn', mens en væske med høy viskositet sies å være 'tykk'. Det er lettere å bevege seg gjennom en væske med lav viskositet (som vann) enn en væske med høy viskositet (som honning).

Viktige ting: Viktigheten av viskositet

• Viskositet, 'tykkelsen' av væske, refererer til hvor motstandsdyktig en væske er mot bevegelse gjennom den.
• Vann har en lav eller 'tynn' viskositet, for eksempel, mens honning har en 'tykk' eller høy viskositet.
• Viskositetsloven har viktige bruksområder i slike områder som blekkskriving, proteinformuleringer og injeksjoner, og til og med produksjon av mat og drikke.

Viskositetsdefinisjon

Viskositet refererer til tykkelsen på væsken. Viskositet er resultatet av interaksjonen, eller friksjonen, mellom molekyler i en væske. I likhet med friksjon mellom bevegelige faste stoffer, vil viskositeten bestemme energien som kreves for å få en væske til å strømme.

I fysikk uttrykkes viskositet ofte ved å bruke Isaac Newtons ligning for væsker, som ligner på Newtons andre lov av bevegelse. Denne loven sier at når en kraft virker på en gjenstand, vil den få gjenstanden til å akselerere. Jo større massen på objektet er, desto større må kraften være for å få den til å akselerere.

Viskositetsformel

Viskositetsformelen uttrykkes ofte ved hjelp av Newton sin ligning for væsker:

F / A = n (dv / dr)

hvor F representerer kraft og EN representerer areal. Så, F/A , eller kraft delt på areal, er en annen måte å definere viskositet på. Dv delt dr representerer 'ren hastighet' eller hastigheten væsken beveger seg. De n er en konstant enhet lik 0,00089 Pa s (Pascal-sekund), som er en dynamisk viskositetsmåleenhet. Denne loven har noen viktige praktiske anvendelser som blekkskriving, proteinformuleringer/injeksjoner og produksjon av mat/drikke.

Newtonsk og ikke-newtonsk væskeviskositet

De vanligste væskene, kalt newtonske væsker, har en konstant viskositet. Det er en større motstand når du øker kraften, men det er en konstant proporsjonal økning. Kort sagt, en newtonsk væske fortsetter å fungere som en væske, uansett hvor mye kraft som legges inn i den.

Derimot er ikke viskositeten til ikke-newtonske væsker konstant, men varierer sterkt avhengig av kraften som påføres. Et klassisk eksempel på en ikke-newtonsk væske er Oobleck (noen ganger kalt 'slim' og ofte laget i naturfag i grunnskolen), som viser solid-lignende oppførsel når det brukes mye kraft på det. Et annet sett med ikke-newtonske væsker er kjent som magnetoreologiske væsker. Disse reagerer på magnetiske felt ved å bli nesten solide, men går tilbake til flytende tilstand når de fjernes fra magnetfeltet

Hvorfor viskositet er viktig i hverdagen

Selv om viskositet kan virke av mindre betydning i dagliglivet, kan det faktisk være veldig viktig på mange forskjellige felt. For eksempel:

Smøring i kjøretøy.Når du fyller olje i bilen eller lastebilen din, bør du være klar over dens viskositet. Det er fordi viskositet påvirker friksjon, og friksjon på sin side påvirker varme. I tillegg påvirker viskositeten også hastigheten på oljeforbruket og hvor lett kjøretøyet starter under varme eller kalde forhold. Noen oljer har en mer stabil viskositet, mens andre reagerer på varme eller kulde; hvis oljens viskositetsindeks er lav, kan den bli tynnere når den varmes opp, noe som kan forårsake problemer når du kjører bilen på en varm sommerdag.Matlaging.Viskositet spiller en betydelig rolle i tilberedning og servering av mat. Matoljer kan eller ikke kan endre viskositeten når de varmes opp, mens mange blir mye mer viskøse når de avkjøles. Fett, som er moderat viskøst når det varmes opp, blir fast når det avkjøles. Ulike retter er også avhengige av viskositeten til sauser, supper og gryteretter. En tykk potet- og purresuppe, for eksempel, når den er mindre tyktflytende, blir fransk vichyssoise. Noen tyktflytende væsker tilfører tekstur til matvarer; honning, for eksempel, er ganske tyktflytende og kan endre 'munnfølelsen' til en rett.Produksjon.Produksjonsutstyr krever passende smøring for å gå jevnt. Smøremidler som er for tyktflytende kan sette seg fast og tette rørledninger. For tynne smøremidler gir for lite beskyttelse for bevegelige deler.Medisin.Viskositet kan være av avgjørende betydning i medisin ettersom væsker introduseres i kroppen intravenøst. Blodviskositet er et stort problem: blod som er for tyktflytende kan danne farlige indre blodpropper, mens blod som er for tynt ikke vil koagulere; dette kan føre til farlig blodtap og til og med død.