View
227
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
VISKOZNOSTVISKOZNOST
VISKOZNOSTVISKOZNOST
Viskoznost predstavlja otpor tečnosti pri proticanju.
Viskoznost predstavlja unutrašnje trenje između molekula u
fluidu.
VISKOZNOSTVISKOZNOST
Da li očekujete da će glicerol imati veću ili manju viskoznost od etanola?
Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući:
• međumolekulske interakcije
• oblik
• veličinu molekula.
Etanol Glicerol
VELIČINA MOLEKULA I VISKOZNOSTVELIČINA MOLEKULA I VISKOZNOST
• Koji molekul bi lakše isticao iz boce?
• Koji bi pokazivao veće trenje?
• Kako to utiče na viskoznost?
VISKOZNOST TEČNOSTIVISKOZNOST TEČNOSTI
Viskoznost predstavlja otpor kojim se pojedini slojevi tečnosti
suprostavljaju kretanju jednog u odnosu na drugi, odnosno to je vrsta
unutrašnjeg trenja koja dovodi do protoka fluida konstanom brzinom.
Voda Sirup
MODELMODEL
Fluid koji protiče između dve paralelne ploče.
površina A
NJUTNOV ZAKONNJUTNOV ZAKON
Njutn: Koeficijent viskoznosti, , brojno
je jednak sili koja između slojeva
jedinične površine, održava jedinični
gradijent brzine:
Tečnosti koje se pokoravaju Njutnovom
zakonu pri laminarnom protoku su
Njutnovske ili normalne tečnosti.
dx
dvF
yA
NJUTNOV ZAKONNJUTNOV ZAKON
Njutnovski fluidi su fluidi koji zadovoljavaju Njutnov zakon viskoznosti.
Nenjutnovski fluidi pokazuju nelinearnu zavisnost između primenje sile
po jedinici površine i gradijenta brzine.
Idealni fluid (bez trenja)
= 0
Sila po jed. površine
dvy
dx
dx
dvF
yA
DINAMIČKA VISKOZNOSTDINAMIČKA VISKOZNOST
Trenje između slojeva fluida koji klize jedan preko drugog:
Jedinica za dinamičku viskoznost je poaz: 1 P= 0,1 Pa s
a dimenzije su: m l - 1t - 1
Recipročna vrednost viskoznosti je fluidnost, = 1/, koja pokazuje
lakoću kojom tečnost teče.
dxdv
AF
dx
dvAF
/
/
KINEMATIČKA VISKOZNOSTKINEMATIČKA VISKOZNOST
= /
- gustina fluida.
Jedinica je stoks:
1 St = 10 -4 m 2 s -1,
a dimenzije su:
l 2 t -1
VISKOZNOST TEČNOSTI I GASOVAVISKOZNOST TEČNOSTI I GASOVA
Viskoznost je osobina fluida da se suprostavljaju sili koja deluje
na njih. Ovaj otpor zavisi od kohezionih sila i prenosa impulsa.
Tečnosti - dominiraju kohezione sile i viskoznost opada sa
temperaturom.
Gasovi - dominira prenos impulsa (sudarima) i viskoznost
raste sa porastom temperature.
tečnosti T(°C) η(mPa·s) gas T(°C) η (µPa·s)
etilalkohol 20 1.1 vazduh 15 17.9
izopropilalkohol 20 2.4 vodonik 0 8.42
metilalkohol 20 0.59 helijum 0 18.6
krv 37 3 - 4 azot 0 16.7
etilenglikol 25 16.1 kiseonik 0 18.1
etilenglikol 100 1.98
čvrsto T (°C) η (Pa·s)
freon 11 -25- 0.74 kaučuk 20 1000
freon 11 0 0.54 Staklo 25 1018 - 1021
freon 11 +25+ 0.42
VRSTE PROTOKAVRSTE PROTOKA
REJNOLDSOV REJNOLDSOV EKSPERIMENTEKSPERIMENT
REJNOLDSOV BROJREJNOLDSOV BROJ
Re = ρ u d / η
ρ – gustina fluida
u – srednja brzina fluida kroz cev
d – prečnik cevi
η – viskoznost fluida
Jednakost Rejnoldsovih brojeva za dva protoka ukazuje
da su njihove fizičke karakteristike iste.
TIPOVI PROTOKA FLUIDATIPOVI PROTOKA FLUIDA
Idealni protok (Re= beskonačno)
Re = ρ u d / η
Ovaj tip protoka se ne javlja u praksi i služi samo kao model da se
razumeju faktori koji utiču na protok.
TIPOVI PROTOKA FLUIDATIPOVI PROTOKA FLUIDA
Laminarni (parabolični) protok (Re < 2100)
Re = ρ u d / η
Ovo je najuobičajeniji tip protoka i vidi se npr. kod hromatografije.
Brzina kojom putuju molekuli može da se poveže sa njihovim
položajem u struji paraboličnom jednačinom tipa.
ux = umax (1-x2/r2)
TIPOVI PROTOKA FLUIDATIPOVI PROTOKA FLUIDA
Turbulentni protok (Re > 4000)
Re = ρ u d / η
Ovo je najčešći tip protoka u praksi, dovodi do mešanja toplote,
gasova, hrane i dr. u vodi što je od značaja za održavanje života u akva
svetu.
POAZEJEV ZAKONPOAZEJEV ZAKON
Posmatra se stacionarno proticanje
nestišljivog fluida kroz cev pod
dejstvom konstantne razlike pritiska.
Dr. Jean Leonard Marie Poiseuille
Vl
t
8
Pr4
POAZEJEV ZAKONPOAZEJEV ZAKON
r
l
dr
P1 P2
rldr
dvF v
r 2
rdrl
PPdv
PPrrldr
dv
2
)(
)(2
21
212
)(4
)(
2
)(
2221
21
0
rRl
PPv
rdrl
PPdv
R
rv
POAZEJEV ZAKONPOAZEJEV ZAKON
drrrRtl
PPrdrvtdV )(
2
)(2 3221
tRl
PPdrrrR
l
tPPV
R421
0
3221
8
)()(
2
)(
tRlP
PP
P
PPtR
l
PPV 4
0
2
2
2
1
0
21421
16
)(
2
)(
8
)(
r
l
dr
P1 P2
STOKSOV ZAKONSTOKSOV ZAKON
Sila trenja koja deluje na sferu radijusa r koja se kreće brzinom v
kroz tečnost viskoznosti : rvF 6
grgmU ll 3
3
4
grgmW ss 3
3
4
viskozna sila
F
potisak
U
težina, W
dijametar = 2r
Tečnost, l
U stanju ravnoteže nema ubrzanja:
0 FWU
063
4 3 vrgr sl
v
gr ls
9
2 2
= = ff ((TT))
Viskoznost tečnosti opada pri povećanju temperature.
RT
BAexp
sp
spRTv
BCv exp2/1
Arenijus i Gucman
Andrade
= = ff ((TT))
Bačinski:
Van der Vals:
322,03,0
kkV
v
c
c
sp
bVc 3
zapremina šupljina
Dinamička viskoznost je obrnuto srazmerna zapremini šupljina!
bvv spsp
AJRINGOVA TEORIJA VISKOZNOSTIAJRINGOVA TEORIJA VISKOZNOSTI
AJRINGOVA TEORIJA VISKOZNOSTIAJRINGOVA TEORIJA VISKOZNOSTI
vm - efektivna zapremina koju zauzimaju molekuli
- energija aktivacije za proticanje tečnosti
NA=E - molarna energija aktivacije. Ova energija je uporedljiva sa
latentnom toplotom isparavanja. Pošto u tečnosti već ima
slobodnog prostora to je:
kTv
hN
m
A exp
muLE 4,0
RT
L
V
hN mu
m
A 4,0exp
PRIMER: VODAPRIMER: VODA
PRIMER: SUMPORPRIMER: SUMPOR
= = ff ((P)P)
Sa povećanjem pritiska viskoznost raste, pri višim pritiscima taj porast
je izraženijii nego pri nižim pritiscima. U odsustvu spoljašnjeg pritiska
viskoznost je:
RT
EDexp0
Ako se primeni pritisak P rad potreban za stvaranje šupljine je
povećan za PVh gde je Vh zapremina šupljine. Termalna energija za
aktivirani protok je E+PVh a koeficijent viskoznosti je:
RT
PV
RT
PVED hh expexp 0
I I T, pT, p KOD GASOVA I TEČNOSTIKOD GASOVA I TEČNOSTI
Fluid Uticaj T Uticaj P
gasovi raste kao
T1/2
nema
tečnosti opada kao
raste kao
T
BAe log kPAe log
VISKOZNOSTVISKOZNOST
o
r
11 rsp
oo
o
lim][sp
0 CC
Relativna viskoznost (r):
Specifična viskoznost (sp):
Unutrašnja viskoznost ([sp]):
MERENJE VISKOZNOSTIMERENJE VISKOZNOSTI
Ostwald-ov viskozimetar
h
Kapilarna
cev
Vl
trhg
Vl
t
88
Pr 44
000
t
t
MERENJE VISKOZNOSTIMERENJE VISKOZNOSTI
v
gr )'(
9
2 2
1,2
2,1
2
1
)(
)(
t
t
Stoksov zakon
MERENJE VISKOZNOSTIMERENJE VISKOZNOSTI
Kuetov viskozimetar
Recommended