Το ιξώδες είναι μια μέτρηση του πόσο ανθεκτικός a υγρό είναι να επιχειρήσει να κινηθεί μέσα από αυτό. Ένα ρευστό με χαμηλό ιξώδες λέγεται ότι είναι "λεπτό", ενώ ένα ρευστό υψηλού ιξώδους λέγεται ότι είναι "παχύ". Είναι ευκολότερο να κινηθεί μέσω ρευστού χαμηλού ιξώδους (όπως το νερό) από υγρό υψηλής ιξώδους (όπως μέλι).
Βασικά Takeaways: Σημασία του Ιξώδους
- Το ιξώδες, το "πάχος" του ρευστού, αναφέρεται στο πόσο ανθεκτικό είναι ένα ρευστό για κίνηση μέσα από αυτό.
- Το νερό έχει χαμηλό ή "λεπτό" ιξώδες, για παράδειγμα, ενώ το μέλι έχει "παχύ" ή υψηλό ιξώδες.
- Ο νόμος του ιξώδους έχει σημαντικές χρήσεις σε τομείς όπως η εκτύπωση μελανιού, οι συνταγοποιήσεις πρωτεϊνών και οι ενέσεις, ακόμη και η παρασκευή τροφίμων και ποτών.
Ορισμός ιξώδους
Το ιξώδες αναφέρεται στο πάχος του υγρού. Το ιξώδες προκύπτει από την αλληλεπίδραση ή την τριβή μεταξύ των μορίων σε ένα υγρό. Παρόμοια με την τριβή μεταξύ κινούμενων στερεών, το ιξώδες θα καθορίσει την ενέργεια που απαιτείται για να γίνει ροή ρευστού.
Στη φυσική, το ιξώδες εκφράζεται συχνά χρησιμοποιώντας την εξίσωση του Isaac Newton για τα υγρά, η οποία είναι παρόμοια με την εξίσωση του Newton
δεύτερο νόμο της κίνησης. Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι όταν μια δύναμη ενεργεί πάνω σε ένα αντικείμενο, θα προκαλέσει την επιτάχυνση του αντικειμένου. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η δύναμη για να την αναγκάσει να επιταχύνει.Τύπος Ιξώδους
Ο τύπος του ιξώδους εκφράζεται συχνά χρησιμοποιώντας ΝεύτοΗ εξίσωση για τα υγρά:
F / A = n (dv / dr)
που φά αντιπροσωπεύει τη δύναμη και ΕΝΑ αντιπροσωπεύει την περιοχή. Ετσι, ΦΑ, ή δύναμη διαιρούμενη με περιοχή, είναι ένας άλλος τρόπος καθορισμού του ιξώδους. Το Dv διαιρεμένη dr αντιπροσωπεύει τον "ρυθμό καθαρότητας" ή την ταχύτητα που κινείται το υγρό. ο n είναι μια σταθερή μονάδα ίση με 0,00089 Pa s (Pascal-second), η οποία είναι μια μονάδα μέτρησης του δυναμικού ιξώδους. Αυτός ο νόμος έχει μερικές σημαντικές πρακτικές εφαρμογές όπως η εκτύπωση μελάνης, πρωτεϊνικές συνθέσεις / ενέσεις και η παρασκευή τροφίμων / ποτών.
Νευτονικό και μη Νευτονικό ρευστό ιξώδες
Τα περισσότερα κοινά υγρά, που ονομάζονται Νευτώνεια ρευστά, έχουν σταθερό ιξώδες. Υπάρχει μεγαλύτερη αντίσταση καθώς αυξάνετε τη δύναμη, αλλά είναι μια σταθερή αναλογική αύξηση. Εν ολίγοις, ένα Νευτώνιο υγρό συνεχίζει να δρα σαν υγρό, ανεξάρτητα από το πόση δύναμη έχει τεθεί σε αυτό.
Αντίθετα, το ιξώδες των μη Νευτώνων ρευστών δεν είναι σταθερό, αλλά μάλλον ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με την εφαρμοζόμενη δύναμη. Ένα κλασικό παράδειγμα ενός μη Νευτώνιου υγρού είναι Oobleck (μερικές φορές αποκαλείται "slime", και συχνά γίνεται στις τάξεις στοιχειώδους επιστήμης του σχολείου), η οποία παρουσιάζει συμπαγή συμπεριφορά όταν χρησιμοποιείται μια μεγάλη δύναμη. Ένα άλλο σύνολο μη-Νευτώνων υγρών είναι γνωστό ως μαγνητοθεωρητικά υγρά. Αυτά ανταποκρίνονται στα μαγνητικά πεδία καθιστώντας σχεδόν στερεά αλλά επαναφέροντάς τα στην υγρή τους κατάσταση όταν αφαιρούνται από το μαγνητικό πεδίο
Γιατί το ιξώδες είναι σημαντικό στην καθημερινή ζωή
Ενώ το ιξώδες μπορεί να φαίνεται ελάχιστης σημασίας στην καθημερινή ζωή, μπορεί πραγματικά να είναι πολύ σημαντικό σε πολλούς διαφορετικούς τομείς. Για παράδειγμα:
- Λίπανση σε οχήματα. Όταν βάζετε λάδι στο αυτοκίνητο ή στο φορτηγό σας, θα πρέπει να γνωρίζετε το ιξώδες του. Αυτό συμβαίνει επειδή το ιξώδες επηρεάζει την τριβή και η τριβή, με τη σειρά του, επηρεάζει τη θερμότητα. Επιπλέον, το ιξώδες επηρεάζει επίσης την ταχύτητα κατανάλωσης λαδιού και την ευκολία με την οποία το αυτοκίνητό σας θα ξεκινήσει σε ζεστές ή κρύες συνθήκες. Ορισμένα έλαια έχουν πιο σταθερό ιξώδες, ενώ άλλα αντιδρούν στη θερμότητα ή το κρύο. εάν ο δείκτης ιξώδους του πετρελαίου σας είναι χαμηλός, μπορεί να γίνει λεπτότερος καθώς θερμαίνεται, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει προβλήματα καθώς χειρίζεστε το αυτοκίνητό σας σε μια καυτή καλοκαιρινή μέρα.
- Μαγείρεμα. Το ιξώδες παίζει σημαντικό ρόλο στην παρασκευή και σερβίρισμα τροφίμων. Τα έλαια μαγειρέματος μπορούν ή δεν μπορούν να αλλάξουν το ιξώδες καθώς θερμαίνονται, ενώ πολλά γίνονται πολύ πιο παχύρρευστα καθώς ψύχονται. Τα λίπη, τα οποία είναι μέτρια ιξώδη όταν θερμαίνονται, γίνονται στερεά όταν ψύχονται. Διαφορετικές κουζίνες βασίζονται επίσης στο ιξώδες των σάλτσες, σούπες και σούπες. Μια παχιά σούπα πατάτας και πράσου, για παράδειγμα, όταν είναι λιγότερο ιξώδης, γίνεται γαλλική vichyssoise. Μερικά ιξώδη υγρά προσθέτουν υφή στα τρόφιμα. το μέλι, για παράδειγμα, είναι αρκετά παχύρρευστο και μπορεί να αλλάξει την "αίσθηση του στόματος" ενός πιάτου.
- Βιομηχανοποίηση. Ο κατασκευαστικός εξοπλισμός απαιτεί την ομαλή λειτουργία της κατάλληλης λίπανσης. Λιπαντικά που είναι πολύ παχύρρευστα μπορούν να μπλοκάρουν και να φράσσουν αγωγούς. Λιπαντικά που είναι πολύ λεπτές παρέχουν πολύ μικρή προστασία για τα κινούμενα μέρη.
- Φάρμακο. Το ιξώδες μπορεί να έχει κρίσιμη σημασία στην ιατρική καθώς τα υγρά εισάγονται στο σώμα ενδοφλεβίως. Το ιξώδες του αίματος είναι ένα σημαντικό ζήτημα: το αίμα που είναι υπερβολικά παχύρρευστο μπορεί να σχηματίσει επικίνδους εσωτερικούς θρόμβους, ενώ το αίμα που είναι πολύ λεπτό δεν θα πήξει. αυτό μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνη απώλεια αίματος και ακόμη και θάνατο.