VISKOZNOST
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
VISKOZNOST Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući: međumolekulske interakcije oblik i veličina molekula.
VISKOZNOST Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući: međumolekulske interakcije oblik i veličina molekula. Etanol Glicerol
VISKOZNOST Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući: međumolekulske interakcije oblik i veličina molekula.
MODEL Fluid koji protiče između dve paralelne ploče. površina A
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.
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
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.
KINEMATIČKA VISKOZNOST = / - gustina fluida. Jedinica je stoks: 1 St = 10-4 m s -1 dimenzije su: l t -1
VRSTE ROTOKA
REJNOLDSOV EKSERIMENT
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.
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.
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.
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.
OAZEJEV ZAKON osmatra se stacionarno proticanje nestišljivog fluida kroz cev pod dejstvom konstantne razlike pritiska. Dr. Jean Leonard Marie oiseuille
OAZEJEV ZAKON r l dr 1 rl dr dv F v r rdr l dv r rl dr dv ) ( ) ( 1 1 ) ( 4 ) ( ) ( 1 1 0 r R l v rdr l dv R r v
OAZEJEV ZAKON dr r r R t l rdr vt dv ) ( ) ( 3 1 t R l dr r r R l t V R 4 1 0 3 1 8 ) ( ) ( ) ( t R l t R l V 4 1 1 4 1 16 ) ( ) ( 8 ) ( r l dr 1 nestišljivi fluid: stišljivi fluid:
MERENJE VISKOZNOSTI Ostwald-ov viskozimetar h r 8Vl 4 t ghr 8Vl 4 t Kapilarna cev t t 0 0 0
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 0 4 3 r g l s 3 r gs l 9v 6vr 0
MERENJE VISKOZNOSTI Stoksov zakon r g( ' ) 9 v 1, 1, ( ) t ( ) t 1
MERENJE VISKOZNOSTI Kuetov viskozimetar
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.
tečnosti T( C) η(ma s) gas T( C) η (µa s) etilalkohol 0 1.1 vazduh 15 17.9 izopropilalkohol 0.4 vodonik 0 8.4 metilalkohol 0 0.59 helijum 0 18.6 krv 37 3-4 azot 0 16.7 etilenglikol 5 16.1 kiseonik 0 18.1 etilenglikol 100 1.98 čvrsto T ( C) η (a s) freon 11-5- 0.74 kaučuk 0 1000 freon 11 0 0.54 Staklo 5 10 18-10 1 freon 11 +5+ 0.4
= f (T) Viskoznost tečnosti opada pri povećanju temperature. Arenijus i Gucman Aexp B RT Andrade v 1/ sp Aexp B RTv sp
= 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!
AJRINGOVA TEORIJA VISKOZNOSTI
RIMER: VODA
RIMER: SUMOR
= 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
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
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