VISKOZNOST TEČNOSTI Viskoznost

Transcript

1 VISKOZNOST

2 VISKOZNOST TEČNOSTI Viskoznost predstavlja otpor kojim se pojedini slojevi tečnosti suprostavljaju kretanju jednog u odnosu na drugi, odnosno to je vrsta unutrašnjeg trenja koja dovodi do protoka fluida konstanom brzinom. Voda Sirup

3 VISKOZNOST Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući: međumolekulske interakcije oblik i veličina molekula.

4 VISKOZNOST Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući: međumolekulske interakcije oblik i veličina molekula. Etanol Glicerol

5 VISKOZNOST Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući: međumolekulske interakcije oblik i veličina molekula.

6 MODEL Fluid koji protiče između dve paralelne ploče. površina A

7 NJUTNOV ZAKON Njutn: Koeficijent viskoznosti,, brojno je jednak sili koja između slojeva jedinične površine, održava jedinični gradijent brzine: F A dv y dx Tečnosti koje se pokoravaju Njutnovom zakonu pri laminarnom protoku su Njutnovske ili normalne tečnosti.

8 NJUTNOV ZAKON Njutnovski fluidi su fluidi koji zadovoljavaju Njutnov zakon viskoznosti. Nenjutnovski fluidi pokazuju nelinearnu zavisnost između primenje sile po jedinici površine i gradijenta brzine. dv y dx dv y dx Idealni fluid (bez trenja) = 0 F A dv y dx Sila po jed. površine F / A

9 DINAMIČKA VISKOZNOST Trenje između slojeva fluida koji klize jedan preko drugog: F A dv dx F / A dv / dx Jedinica za dinamičku viskoznost je poaz: 1 = 0,1 a s a dimenzije su: m l - 1 t - 1 Recipročna vrednost viskoznosti je fluidnost, = 1/, koja pokazuje lakoću kojom tečnost teče.

10 KINEMATIČKA VISKOZNOST = / - gustina fluida. Jedinica je stoks: 1 St = 10-4 m s -1 dimenzije su: l t -1

11 VRSTE ROTOKA

12 REJNOLDSOV EKSERIMENT

13 REJNOLDSOV BROJ R e = ρ u d / η ρ gustina fluida u srednja brzina fluida kroz cev d prečnik cevi η viskoznost fluida Jednakost Rejnoldsovih brojeva za dva protoka ukazuje da su njihove fizičke karakteristike iste.

14 TIOVI ROTOKA FLUIDA Idealni protok (R e = beskonačno) R e = ρ u d / η Ovaj tip protoka se ne javlja u praksi i služi samo kao model da se razumeju faktori koji utiču na protok.

15 TIOVI ROTOKA FLUIDA Laminarni (parabolični) protok (R e < 000) R e = ρ u d / η Ovo je uobičajeni tip protoka i vidi se npr. kod hromatografije.

16 TIOVI ROTOKA FLUIDA Turbulentni protok (R e > 4000) R e = ρ u d / η Ovo je čest tip protoka u praksi, dovodi do mešanja toplote, gasova, hrane i dr. u vodi što je od značaja za održavanje života u akva svetu.

17 OAZEJEV ZAKON osmatra se stacionarno proticanje nestišljivog fluida kroz cev pod dejstvom konstantne razlike pritiska. Dr. Jean Leonard Marie oiseuille

18 OAZEJEV ZAKON r l dr 1 rl dr dv F v r rdr l dv r rl dr dv ) ( ) ( 1 1 ) ( 4 ) ( ) ( r R l v rdr l dv R r v

19 OAZEJEV ZAKON dr r r R t l rdr vt dv ) ( ) ( 3 1 t R l dr r r R l t V R ) ( ) ( ) ( t R l t R l V ) ( ) ( 8 ) ( r l dr 1 nestišljivi fluid: stišljivi fluid:

20 MERENJE VISKOZNOSTI Ostwald-ov viskozimetar h r 8Vl 4 t ghr 8Vl 4 t Kapilarna cev t t 0 0 0

21 STOKSOV ZAKON Sila trenja koja deluje na sferu radijusa r koja se kreće brzinom v kroz tečnost viskoznosti : F 6rv potisak U težina, W viskozna sila F dijametar = r Tečnost, l 4 U ml g r 3 l g 3 4 W ms g r 3 sg 3 U stanju ravnoteže nema ubrzanja: U W F r g l s 3 r gs l 9v 6vr 0

22 MERENJE VISKOZNOSTI Stoksov zakon r g( ' ) 9 v 1, 1, ( ) t ( ) t 1

23 MERENJE VISKOZNOSTI Kuetov viskozimetar

24 VISKOZNOST TEČNOSTI I GASOVA Viskoznost je osobina fluida da se suprostavljaju sili koja deluje na njih. Ovaj otpor zavisi od kohezionih sila i prenosa impulsa. Tečnosti - dominiraju kohezione sile i viskoznost opada sa temperaturom. Gasovi - dominira prenos impulsa (sudarima) i viskoznost raste sa porastom temperature.

25 tečnosti T( C) η(ma s) gas T( C) η (µa s) etilalkohol vazduh izopropilalkohol 0.4 vodonik metilalkohol helijum krv azot etilenglikol kiseonik etilenglikol čvrsto T ( C) η (a s) freon kaučuk freon Staklo freon

26 = f (T) Viskoznost tečnosti opada pri povećanju temperature. Arenijus i Gucman Aexp B RT Andrade v 1/ sp Aexp B RTv sp

27 = f (T) Bačinski: v sp c kv c 0,3 k 0,3 Van der Vals: V c 3b v sp v sp b zapremina šupljina Dinamička viskoznost je obrnuto srazmerna zapremini šupljina!

28 AJRINGOVA TEORIJA VISKOZNOSTI

29 RIMER: VODA

30 RIMER: SUMOR

31 = f () Uticaj pritiska na koeficijent viskoznosti tečnosti dolazi do izražaja tek pri veoma visokim pritiscima. Sa povećanjem pritiska viskoznost raste, pri višim pritiscima taj porast je izraženijii nego pri nižim pritiscima. U odsustvu spoljašnjeg pritiska viskoznost je: 0 Dexp Ako se primeni pritisak rad potreban za stvaranje šupljine je povećan za V h gde je V h zapremina šupljine. Termalna energija za aktivirani protok je E+V h a koeficijent viskoznosti je: E RT E Vh V Dexp 0 exp RT RT h

32 I T, p KOD GASOVA I TEČNOSTI Fluid Uticaj T Uticaj gasovi raste kao nema T 1/ tečnosti opada kao raste kao B log e A log e A k T

33 VISKOZNOST BINARNIH SISTEMA Relativna viskoznost ( r ): r o Specifična viskoznost ( sp ): sp o o o 1 r 1 Unutrašnja viskoznost ([ sp ]): [ ] lim sp c0 c