Viskozite Nedir?

İlk başta basit bir tanımını yapalım. Kısaca viskozite denildiğinde aklınıza, akışkanların akmaya karşı gösterdikleri direnç olarak düşünün. Örneğin aklınıza kahvaltılarda gördüğümüz balı getirin. Balı elinize alıp, ters çevirip bir tabağa koymak istediğinizde yavaş yavaş hareket ettiğini göreceksiniz. Lakin o bir su olsaydı, hemen akıp gidecekti. Yani bu basit mantıktan balın viskozitesinin sudan daha fazla olduğunu anlarız. Umarız bu örnek, kafanızda viskozitenin şekillenmesini sağlamıştır. Haydi, şimdi teknik olarak anlatalım.  

Doğadaki tüm akışkanlarda akışkan tabakalarının birbiri üzerinde hareket etmesine karşın dirençleri söz konusudur. Bu direnç akışkanın viskozitesi olarak isimlendirilir. Bunun için viskozite birbirine komşu tabakaların birbirlerine göre hareketlerinde içsel direncin ölçümü olan bir akışkan özelliğidir. Durgun bir akışkana bir teğetsel kuvvet uygulanırsa bu akışkanın deforme olmasına neden olur. Deformasyon, akışkanın içinde birbirleri üzerinde farklı hızlarda kaymasıdır.

Katıların kayma gerilmesine karşı gösterdikleri direnç oldukça büyük olmasına rağmen akışkanların direnci oldukça küçüktür. En küçük kayma gerilmesi altında dahi akışkan sürekli şekil değiştirir.

Önerilen Yazı » Polimer Nedir? Çeşitleri, Özellikleri Nelerdir?

Şekildeki gibi arasında akışkan dolu olan paralel iki levhadan üstteki bir F kuvvetiyle v hızıyla hareket ederse hareketsiz levha üzerindekiler hariç bütün akışkan partikülleri üst levhanın hareketi doğrultusunda hareket eder. Buradaki herhangi bir BCDE hacmi B ̍C ̍D ̍E ̍ konumuna ulaşır ki burada θ açısal deformasyondur.

Newton bu olaya etkili olan faktörleri aşağıdaki gibi belirlemiştir;

Levhanın hızı (v) uygulanan kuvvet (F) ile doğru orantılı

• F∝v

Hareketli levhaya uygulanan kuvvet (F) A (levhanın alanı) ile doğru orantılı

• F∝A

Hareketli levhaya uygulanan F kuvveti levhalar arasındaki y mesafesi ile ters orantılıdır.

• F∝1h

Dolayısıyla buradaki kayma gerilmesi (τ)

• τ = μ . vh dir. τ = FA = kayma gerilmesi μ = Dinamik viskozite

Önerilen Yazı » Kompozit Malzeme Nedir? Kullanım Alanları? Nasıl Üretilir?

Gerçekte levhalar arasındaki akışkan hızında 1.resimdeki gibi lineer bir değişim olmaz. 2.resim yani hemen yukarıdaki resimdeki gibi non-lineer bir değişim söz konusudur. Dolayısıyla kayma gerilmesi

• τ = μ. dvdh

Bir diğer viskozite katsayısı ise kinematik viskozitedir. Kinematik viskozite v, Mutlak viskozite u Özgül kütle pv=u

• p=uγ/g=u.gγ

Dolayısıyla kayma gerilmesi

• τ = μ . vh burada t=FA ve u= v.p yazılabilir.

SI birim sisteminde dinamik viskozitenin birimi Ns/m2 iken kinematik viskozitenin birim m2/s’dir.

Viskoziteye Etki Eden Faktörler

Sıvıların viskozluğu molekül yapıları ve moleküller arası etkileşmelerle yakından ilgilidir. Sıvıların viskoziteleri sıcaklık arttıkça azalır, ancak basınç değişimlerinden fazla etkilenmez. Gazlarda ise basınç ile ters orantılı olarak değişir.

Viskoziteye Sıcaklık Etkisi

Çoğu sıvıların viskozitesi, artan sıcaklıkla azalır. Boşluk (hole) teorisine göre bir sıvı içerisinde boşluklar bulunmaktadır ve moleküller sürekli boşluklara doğru hareket ederler. Bu olay akışa izin verir fakat bir molekülün bir boşluğa taşınması bir aktivasyon enerjisine ihtiyaç duyduğundan enerji gerektirir. Yüksek sıcaklıklarda aktivasyon enerjisi daha kolay temin edileceğinden sıcaklık yükseldikçe sıvı daha kolay akar.

Viskoziteye Basıncın Etkisi

Diğer yandan artan basınçla bir sıvının viskozitesi artar çünkü basıncın artırılması sıvı içerisindeki boşluk sayısını azaltır ve bunun sonucu moleküllerin hareketi zorlaşır.