Viskozite

Viskozite; bir akışkanın, yüzey gerilimi altında deforme olmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür. Akışkanın,akmaya karşı gösterdiği iç direnç veya akma hızının,akabilmesi için gerekli güce oranı olarak da tanımlanabilir.

Süper akışkanlar hariç tüm gerçek akışkanlar yüzey gerilimine karşı direnç gösterirler.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(Newton tipi) 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.

Viskozimetre:Akışkanlık ölçen cihazlardır.Newtonyen akışkanlarda viskozite sabittir,ölçüm aletleri basittir.Newtonyen olmayan akışkanların ölçümünde;farklı kuvvetler,kayma gerilimi ve kayma oranı sağlayacak düzenler olmadır.

Viskozimetre Tipleri
Kapilar veya tüp viskozimetreler
Rotasyonel viskozimetreler(Brookfield tipi)
-Geniş boşluklu(kap)
-Dar boşluklu
Kapiler Viskozimetre :Viskozite akışkanın bir kapiler içinde akmasını sağlamak yoluyla bulunur.Ölçüm kapilerin her iki ucundaki basınç farklılığı ile veya süre ile tespit edilir.
Rotasyonel Viskozimetre : Viskozite akışkanın içerisine daldırılmış olan silindirik yapıdaki rotoru döndürmek için kullanılan torkdan yararlanılarak tespit edilir.
Kap tipi Viskozimetreler : Dibinde bir delik bulunan (Orifis) bir kaba doldurulan akışkanın , kabı boşaltması için gerekli sürenin tespiti ile belirlenir.
Birimler
Viskozite (dinamik viskozite): μ
Dinamik viskozitenin SI birimi (Yunan sembol: μ) pascal-saniye (Pa.s= 1 kg/m.s) dir.
Dinamik viskozitenin cgs birimi poise (P) dır.
1 poise = 0,1 Pa.s
Kinematik viskozite: ν = μ / ρ
Kinematik viskozite’nin (Yunan sembol: ν) SI birimi m^2/s dir
Kinematik viskozite’nin cgs birimi stokes olup S veya St şeklinde kısaltılır.
1 stokes = 0,0001 m^2/s

Gazların viskozitesi
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
Viskozite, sıcaklık arttıkça artar

Sıvıların viskozitesi
Sıvılarda, moleküller arasındaki ilave kuvvetler önemli hale gelir. Bu durumda yüzey gerilimine ilaveler olacaktır.Dolayısıyla, sıvılarda:
Viskozite basınçtan bağımsızdır (çok yüksek basınçlar hariç)
Viskozite, sıcaklık arttıkça azalır (örneğin, sıcaklık 0°C den 100°C çıktığında, suyun viskozitesi 1,79 cP den 0,28 cP ye düşer).
Havanın viskozitesi:Sıcaklığa bağlı olup 15°C’de 1,78 × 10^−5 kg/m.s dir
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 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 < 555 K arasındaki sıcaklıklar için geçerlidir.
Bazı Newtonyen Akışkanlar için Viskozite Değerleri
Cıva 1.526 × 10^-3 Pa.s
Zeytin yağı 81 × 10^-3 Pa.s
Hava 17,4 × 10^-6 Pa.s
Su 8,90 × 10^-4 Pa.s dir (25°C’de).

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın