Kas ir viskozitāte?

mērīšana

Šķidruma viskozitāti var izmērīt vairākos veidos, izmantojot ierīces, ko sauc par viskozimetriem. Tie var izmērīt laiku, kas nepieciešams šķidrumam, lai pārvietotos noteiktā attālumā caur cauruli, vai laiku, kas vajadzīgs, lai objekts ar noteiktu izmēru un blīvumu izkristu caur interesējošo šķidrumu. SI mērvienība šim nolūkam ir paskals sekunde, un paskals ir spiediena mērvienība. Tāpēc šo kvalitāti mēra spiediena un laika izteiksmē, tādējādi pie noteikta spiediena viskozam šķidrumam būs nepieciešams vairāk laika, lai pārvietotos noteiktā attālumā nekā mazāk viskozam šķidrumam.

Viskozitāti ietekmējošie faktori

Parasti šķidrumiem ar lielākām, sarežģītākām molekulām būs lielāka viskozitāte. Tas jo īpaši attiecas uz garām, ķēdēm līdzīgām molekulām, kas atrodamas polimēros un smagākos ogļūdeņraža savienojumos. Šīs molekulas mēdz sapīties viena ar otru, kavējot to kustību.

Vēl viens svarīgs faktors ir veids, kā molekulas mijiedarbojas viena ar otru. Polārie savienojumi var veidot ūdeņraža saites, kas savieno atsevišķas molekulas, palielinot kopējo pretestību plūsmai un kustībai. Lai gan ūdens ir polāra molekula, tam ir zema viskozitāte, jo tā molekulas ir mazas. Viskozākie šķidrumi mēdz būt tie, kuriem ir garas molekulas, kurām ir ievērojama polaritāte, piemēram, glicerīns un propilēnglikols.

Temperatūrai ir liela ietekme uz viskozitāti — tik ļoti, ka šīs šķidruma kvalitātes mērījumi vienmēr tiek norādīti ar temperatūru. Šķidrumos tas samazinās līdz ar temperatūru, ko var redzēt, karsējot sīrupu vai medu. Tas ir tāpēc, ka molekulas pārvietojas vairāk un tāpēc pavada mazāk laika, saskaroties viena ar otru. Turpretim pretestība kustībai gāzēs palielinās līdz ar temperatūru. Tas ir tāpēc, ka, molekulām pārvietojoties ātrāk, starp tām notiek vairāk sadursmju, kas samazina spēju plūst.

Nozīme rūpniecībai

Jēlnafta bieži tiek piegādāta lielos attālumos pa reģioniem ar atšķirīgu temperatūru, un plūsmas ātrums, reaģējot uz spiedienu, attiecīgi mainās. Nafta, kas plūst caur Aļasku, ir viskozāka nekā nafta, kas atrodas cauruļvados pie Persijas līča, jo atšķirīgās zemes temperatūras dēļ ir jāpieliek lielāks spiediens, lai tā plūstu. Lai risinātu jautājumu par spēku, kas nepieciešams eļļas piegādei caur cauruļvadiem, dažās caurulēs esošie sensori mēra šķidruma viskozitāti un nosaka, vai ir jāpievieno lielāks vai mazāks spiediens, lai eļļas plūsma būtu nemainīga un vienmērīga.

Protams, arī motoreļļas viskozitāte mainās, kad to silda dzinējs. Eļļa, kas dzinēja siltuma dēļ kļūst pārāk plāna, nedarbosies pareizi. Lai atrisinātu šo problēmu, eļļai pievieno polimērus, lai saglabātu nemainīgu berzes ātrumu augstākā temperatūrā.

Saistība ar vulkānismu

Magmas jeb karstā, izkausētā iežu viskozitāte zem Zemes virsmas ir svarīgs faktors vulkānu izpētē. Noslīdoša lava mēdz izraisīt biežākus, bet mazāk spēcīgus izvirdumus, jo tā viegli izplūst no magmas kamerām un ārā no vulkāna. Tas arī ļauj izšķīdušajai gāzei vieglāk izplūst. Biezāka magma mēdz aizturēt šo gāzi augstā spiedienā, un ir nepieciešams lielāks spēks, lai izstumtu no vulkāna lavu, ļaujot laika gaitā uzkrāties lielam spiedienam. Kad šāda veida vulkāns izvirda, tas notiek sprādzienbīstami, bieži vien ar katastrofālām sekām.