Lepkość (wiskoza, z łac. viscosus ‘lepki’)[2] – właściwość płynów i plastycznych ciał stałych, charakteryzująca ich tarcie wewnętrzne wynikające z przesuwania się względem siebie warstw płynu podczas przepływu[3][4] (nie jest to natomiast opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia, w warstwie granicznej). Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).
Inne znaczenie słowa „lepkość” odnosi się do „czepności” – terminu stosowanego w dziedzinie klejów.
Zgodnie z laminarnym modelem przepływu lepkość wynika ze zdolności płynu do przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami.
Różnice w prędkościach warstw są charakteryzowane w modelu laminarnym przez szybkość ścinania. Przekazywanie pędu zachodzi dzięki pojawieniu się na granicy tych warstw naprężeń ścinających. Wspomniane warstwy są pojęciem hipotetycznym, w rzeczywistości zmiana prędkości zachodzi w sposób ciągły (zobacz: gradient), a naprężenia można określić w każdym punkcie płynu. Model laminarny lepkości zawodzi też przy przepływie turbulentnym, powstającym np. na granicy płynu i ścianek naczynia. Dla przepływu turbulentnego jak dotąd nie istnieją dobre modele teoretyczne.
Płyn nielepki to płyn o zerowej lepkości (→ nadciekłość).
Dziedziną nauki zajmującą się badaniami nad lepkością jest reologia. Pomiary lepkości prowadzi się na wiskozymetrach i reowiskozymetrach.
Współczynnik lepkości dynamicznej dla rozrzedzonych gazów doskonałych jest proporcjonalny do pierwiastka z temperatury (jest to wynikiem ruchu cząsteczek gazów), a nie zależy od ciśnienia. Dla cieczy współczynnik ten jest odwrotnie proporcjonalny do temperatury, a rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia (jest to spowodowane oddziaływaniem międzycząsteczkowym).
Lepkość dynamiczna
[edytuj | edytuj kod]Lepkość dynamiczna wyraża stosunek naprężeń ścinających do szybkości ścinania:
Jednostką lepkości dynamicznej w układzie SI jest paskal·sekunda o wymiarze kilogram·metr−1·sekunda−1
W układzie CGS jednostką lepkości dynamicznej jest puaz (P).
Lepkość dynamiczna wybranych substancji
[edytuj | edytuj kod]Współczynniki lepkości wybranych substancji:
- Ciecze:
- woda[5]:
- 0 °C: 1,79 mPa·s
- 25 °C: 0,89 mPa·s
- 100 °C: 0,28 mPa·s
- gliceryna (25 °C): 934 mPa·s[5]
- miód: 2–10 Pa·s
- etanol (25 °C): 1,07 mPa·s[5]
- rtęć (20 °C): 1,554 mPa·s[6]
- fenol (45 °C): 4,036 mPa·s[7]
- smoła (20 °C): ~107 Pa·s[6]
- krew (37 °C): ~3,5 mPa·s[8]
- Gazy:
Lepkość kinematyczna
[edytuj | edytuj kod]Lepkość kinematyczna, nazywana też kinetyczną[9], jest stosunkiem lepkości dynamicznej μ do gęstości płynu ρ. Zwykle jest oznaczana grecką literą ny (ν):
Lepkość kinematyczną w układzie SI wyraża się w m2·s−1.
W układzie CGS jednostką lepkości kinematycznej jest stokes: 1 St = 1 cm2·s−1 = 10−4 m2·s−1.
Lepkość względna
[edytuj | edytuj kod]Lepkość względna jest to stosunek lepkości dynamicznej badanej cieczy do lepkości cieczy wzorcowej (najczęściej wody). Jest to wielkość bezwymiarowa. Można ją wyznaczyć poprzez porównanie czasu wypływu danej cieczy w porównaniu do czasu wypływu cieczy wzorcowej przez otwór kubka wypływowego (lakiery, farby) lub lepkościomierza porównawczego (oleje smarne). Dla rozróżnienia lepkości względnej mierzonej w różnych lepkościomierzach porównawczych stosuje się oznaczenia:
- stopień Englera, °E (Polska i większość krajów europejskich)
- stopień Barbiego, °B (Francja)
- sekunda Redwooda, RI (Wielka Brytania)
- sekunda Saybolta, SUS (USA).
Zobacz też
[edytuj | edytuj kod]Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ R Edgeworth, B J Dalton, T Parnell. The pitch drop experiment. „Eur. J. Phys”. 5 (4), s. 198–200, 1984. DOI: 10.1088/0143-0807/5/4/003.
- ↑ Słownik Wyrazów Obcych: WISK(O)-. slownik-online.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-11-21)].
- ↑ Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965.
- ↑ Lepkość, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-07-30] .
- ↑ a b c CRC Handbook of Chemistry and Physics, 87th ed., CRC Press LLC, Boca Raton, USA, 2007.
- ↑ a b c d Współczynniki lepkości.
- ↑ Fenol.
- ↑ Viscosity – The Physics Hypertextbook.
- ↑ Od gr. kinēma dpn. kinēmatos ‘ruch’. Słownik Wyrazów Obcych KINO-.
Bibliografia
[edytuj | edytuj kod]- Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich. Fizyka, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1991, wyd.3, ISBN 83-204-1192-0.
- Szczepan Szczeniowski Fizyka doświadczalna. Ciepło i fizyka molekularna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (1953)
- Bronisław Średniawa, Jan Weyssenhoff Mechanika środowisk rozciągłych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa-Kraków 1969
- Zbigniew Lawrowski: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1993.