Viskozita

Viskozita (také vazkost) je fyzikální veličina udávající poměr mezi tečným napětím a změnou rychlosti v závislosti na vzdálenosti mezi sousedními vrstvami při proudění skutečné kapaliny. U pevných látek se viskozita projevuje různou deformační odezvou v závislosti na délce trvání působení zatížení (při dlouhodobém zatížení materiál „teče“) – pro viskózní materiály (beton, asfaltový beton) neplatí jednoduchý Hookův zákon a vyskytuje se u nich tzv. dotvarování.

Simulace dvou látek s rozdílnou viskozitou. Horní kapalina má nižší viskozitu, dolní kapalina má vyšší viskozitu

Viskozita je veličina charakterizující vnitřní tření a závisí především na přitažlivých silách mezi částicemi. Kapaliny s větší přitažlivou silou mají větší viskozitu, větší viskozita znamená větší brzdění pohybu kapaliny nebo těles v kapalině.

Pro ideální kapalinu má viskozita nulovou hodnotu (taková kapalina se zařazuje jako další skupenství – tzv. supratekutina). Kapaliny s nenulovou viskozitou se označují jako viskózní (vazké).

Značení

  • Symbol dynamické viskozity: η
Jednotka SI: newton sekunda na metr čtvereční, značka jednotky: N.s·m−2, ekvivalentně též Pascal sekunda, značka Pa·s.
  • Symbol kinematické viskozity: ν
Jednotka SI: metr čtvereční za sekundu, značka jednotky: m2·s−1 (praktičtější je mm2·s−1, příp. cm2·s−1).
V soustavě CGS byl jednotkou viskozity stokes (zkratka St, podle fyzika George Gabriel Stokese).
1 St = 1 cm2·s−1 = 10−4 m2·s−1
1 cSt = 1 mm2·s−1 = 10−6m2·s−1

Výpočet

Související informace naleznete také v článku Newtonův zákon viskozity.

Tečné napětí vnitřního tření je v nejjednodušším případě podle Newtonova zákona přímo úměrné gradientu rychlosti,

,

kde označuje gradient rychlosti ve směru kolmém na rychlost, je tečné napětí a se nazývá dynamická viskozita (vazkost).

Převrácená hodnota dynamické viskozity se nazývá tekutost

Podíl dynamické viskozity a hustoty kapaliny se nazývá kinematická viskozita (nebo součinitel kinematické viskozity).

Uvedený vztah platí pro velkou většinu kapalin (i plynů). Takové tekutiny se nazývají newtonské tekutiny (newtonovské). Dynamická viskozita u nich nezávisí na gradientu rychlosti. Existují však také anomální tekutiny, u nichž je viskozita na gradientu rychlosti závislá. Takové kapaliny se nazývají nenewtonské.

Viskozita plynů

U plynů lze viskozitu považovat za nezávislou na tlaku plynu (s výjimkou velmi nízkých a velmi vysokých tlaků). Viskozita plynů stoupá s rostoucí teplotou, čímž se odlišuje od viskozity kapalin, u nichž viskozita s rostoucí teplotou klesá.

Pro popis závislosti dynamické viskozity plynů na teplotě lze použít Sutherlandův vzorec

,

kde je absolutní teplota a jsou látkové konstanty.

Vlastnosti

Viskozita klesá s rostoucí teplotou a roste s rostoucím tlakem. Vliv tlaku je však obvykle zanedbatelný.

Přehled hodnot dynamických viskozit pro různé kapaliny (při 20 °C)

Látka Viskozita η [Pa.s]
voda 0,00102
benzín 0,00053
ethanol 0,0012
glycerol 1,48

Kinematická viskozita kapalin při 18 °C

Látka Kinematická viskozita υ (m2/s)
voda 1,06×10−6
benzen 7,65×10−6
benzín 7,65×10−7
glycerín 1,314×10−3
chloroform 3,89×10−6
nitrobenzen 1,72×10−5
topný olej 5,2×10−5
motorový olej 9,4×10−5
rtuť 1,16×10−7
petrolej 2,06×10−6

Obecně je minimální viskozita rovna zhruba 10−7 m2/s.[1]

Závislost hodnot kinematické viskozity vody na teplotě

Teplota °C υ (m2/s) Teplota °C υ (m2/s)
0 1,79×10−6 30 0,801×10−6
5 1,525×10−6 40 0,66×10−6
10 1,317×10−6 50 0,52×10−6
12 1,246×10−6 60 0,48×10−6
15 1,151×10−6 70 0,42×10−6
18 1,067×10−6 80 0,37×10−6
20 1,016×10−6 100 0,29×10−6

Závislost kinematické viskozity vody na teplotě lze vyjádřit vztahem:

[zdroj?]

kde je teplota vody ve °C

Reference

  1. TRACHENKO, K.; BRAZHKIN, V. V. Minimal quantum viscosity from fundamental physical constants. S. eaba3747. Science Advances [online]. 2020-04-24. Roč. 6, čís. 17, s. eaba3747. Dostupné online. DOI 10.1126/sciadv.aba3747. (anglicky)

Související články

Externí odkazy

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.