Viskozite Nedir? Etki Eden Faktörler Nelerdir?

Viskozite Nedir?

Viskozite, bir sıvının içsel sürtünme kuvvetine bağlı olarak gösterdiği akış direncidir. Bir sıvı ne kadar viskoziteye sahipse, o kadar yavaş akar. Bu kavram, sıvıların farklı şekillerde akışının incelenmesinde ve sıvıların fiziksel özelliklerinin karakterize edilmesinde önemlidir.

Viskozite, sıvıların moleküler yapısına, sıcaklığına, basıncına ve diğer faktörlere bağlı olarak değişebilir. Bir sıvının viskozitesi genellikle Pascal saniye cinsinden ifade edilir. Bazı yaygın viskozite ölçüm birimleri arasında poise (P), centipoise (cP) ve milipascal saniye (mPa.s) bulunur.

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.

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.

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

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.

Kısacası viskozite, bir sıvının akışkanlığına bağlıdır. Akışkanlığı arttıkça viskozite de artar. Örneğin, bal çok viskoz bir sıvıdır ve yavaşça akar. Su ise daha az viskoz bir sıvıdır ve daha hızlı akar.

Yararlanılan Kaynak: Akdeniz Üniversitesi Ders Notları – Prof. Dr. Davut Karayel

Teknoloji Projeleri Youtube Kanalımızdaki Son Videomuza Göz Atmış Mıydınız?

Önerilen Yazı: Gözde Uçuşan Cisimler Görmek: Miyodizopsi Nedir?