แรงตึงผิวเทียบกับความหนืด
ความหนืดและความตึงผิวเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญมากสองประการเกี่ยวกับกลศาสตร์และสถิตย์ของของไหล พื้นที่ต่างๆ เช่น อุทกพลศาสตร์ อากาศพลศาสตร์ และแม้กระทั่งการบิน ได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์เหล่านี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีความรู้ที่ดีในปรากฏการณ์เหล่านี้เพื่อให้เป็นเลิศในสาขาดังกล่าว บทความนี้จะเปรียบเทียบความหนืดและแรงตึงผิวและนำเสนอความแตกต่างระหว่างทั้งสอง
แรงตึงผิวคืออะไร
พิจารณาของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกัน. ทุกโมเลกุลในส่วนกลางของของเหลวจะมีแรงดึงไปทุกด้านเท่ากันทุกประการโมเลกุลที่อยู่รอบข้างจะดึงโมเลกุลตรงกลางออกมาอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง พิจารณาโมเลกุลพื้นผิว มีแรงกระทำต่อของเหลวเท่านั้น แรงยึดเกาะของอากาศและของเหลวนั้นไม่แรงเท่าแรงยึดติดของของเหลวและของเหลว ดังนั้น โมเลกุลบนพื้นผิวจึงถูกดึงดูดเข้าหาศูนย์กลางของของเหลว ทำให้เกิดชั้นโมเลกุลที่อัดแน่น ชั้นผิวของโมเลกุลนี้ทำหน้าที่เป็นฟิล์มบางๆ บนของเหลว หากเราเอาตัวอย่างชีวิตจริงของสไตรเดอร์น้ำ มันใช้ฟิล์มบางนี้เพื่อวางตัวเองบนผิวน้ำ มันสไลด์บนชั้นนี้ ถ้าไม่ใช่ชั้นนี้ ก็จมน้ำตายทันที แรงตึงผิวถูกกำหนดให้เป็นแรงที่ขนานกับพื้นผิวตั้งฉากกับเส้นความยาวหน่วยที่วาดบนพื้นผิว หน่วยของแรงตึงผิวคือ Nm-1 ความตึงผิวยังกำหนดเป็นพลังงานต่อหน่วยพื้นที่ สิ่งนี้ยังทำให้แรงตึงผิวของหน่วยใหม่ Jm-2 ความตึงผิวซึ่งเกิดขึ้นระหว่างของเหลวสองชนิดที่เข้ากันไม่ได้นั้นเรียกว่าแรงตึงผิว
ความหนืดคืออะไร
ความหนืดถูกกำหนดให้เป็นหน่วยวัดความต้านทานของของไหล ซึ่งถูกทำให้เสียรูปโดยความเค้นเฉือนหรือความเค้นแรงดึง โดยทั่วไปแล้ว ความหนืดคือ "แรงเสียดทานภายใน" ของของไหล นอกจากนี้ยังเรียกว่าความหนาของของเหลว ความหนืดเป็นเพียงความเสียดทานระหว่างชั้นของของเหลวสองชั้นเมื่อชั้นทั้งสองเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน Sir Isaac Newton เป็นผู้บุกเบิกกลศาสตร์ของไหล เขาตั้งสมมติฐานว่าสำหรับของไหลของนิวตัน ความเค้นเฉือนระหว่างชั้นเป็นสัดส่วนกับการไล่ระดับความเร็วในทิศทางตั้งฉากกับชั้นต่างๆ ค่าคงที่ตามสัดส่วน (ปัจจัยสัดส่วน) ที่ใช้ในที่นี้คือความหนืดของของไหล ความหนืดมักจะเขียนแทนด้วยตัวอักษรกรีก “µ” ความหนืดของของเหลวสามารถวัดได้โดยใช้เครื่องวัดความหนืดและรีโอมิเตอร์ หน่วยของความหนืดคือปาสกาล-วินาที (หรือ Nm-2s) ระบบ cgs ใช้หน่วย "poise" ซึ่งตั้งชื่อตาม Jean Louis Marie Poiseuille เพื่อวัดความหนืดความหนืดของของไหลสามารถวัดได้จากการทดลองหลายครั้ง ความหนืดของของเหลวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความหนืดจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
τ=μ ∂u/∂y
สมการและแบบจำลองความหนืดนั้นซับซ้อนมากสำหรับของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตัน
แรงตึงผิวและความหนืดต่างกันอย่างไร
• แรงตึงผิวถือได้ว่าเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในของเหลวเนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลที่ไม่สมดุล ในขณะที่ความหนืดเกิดขึ้นเนื่องจากแรงที่กระทำต่อโมเลกุลที่เคลื่อนที่
• มีแรงตึงผิวทั้งในของเหลวที่เคลื่อนที่และไม่เคลื่อนที่ แต่ความหนืดจะปรากฏเฉพาะในของเหลวที่เคลื่อนที่