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.
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
Výpočet
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
- 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
- Mechanika tekutin
- Mechanika kontinua
- Supratekutost
- Viskozimetr
- Disperze
- Newtonův zákon viskozity
Externí odkazy
- Obrázky, zvuky či videa k tématu viskozita na Wikimedia Commons