Uyus_Sweeti
Genel Yetkili
Ruh Hali : 
Mesaj Sayısı : 392
Rep Puanı : 11970
Teşekkür Aldı : 11
Kayıt tarihi : 30/10/09
 Nerden : Kocaeli
 Lakap : Hacı
 | Konu: Newton teorisi (viskozite)  Çarş. Kas. 11, 2009 11:43 pm | |
| Genellikle herhangi bir akış esnasında akışkanın tabakaları farklı
hızlarda hareket ederler ve akışkanın viskozitesi, uygulanan kuvvete
karşı direnç gösteren tabakalar arasındaki yüzey gerilimlerinden dolayı
ortaya çıkar.
Isaac Newton'un öne sürdüğü üzere, laminer ve paralel bir akışta,
tabakalar arasındaki yüzey gerilimi (τ) bu tabakalara dik yöndeki hız
gradyeni (∂u/∂y) ile orantılıdır.
\tau=\mu \frac{\partial u}{\partial y}
Buradaki μ sabiti, viskozite sabiti, viskozite , veya dinamik viskozite
olarak bilinir. Su ve gazların çoğu Newton yasasına uyarlar ve
Newtonyen akışkanlar olarak adlandırılırlar. Newtonyen olmayan
akışkanlarda ise, yüzey gerilimi ile hız gradyeni arasındaki basit
lineer ilişki çok daha karmaşık bir hal alır.
Pek çok durumda, viskoz kuvvetlerin atalet kuvvetlerine olan oranı ile
ilgilenilir. Atalet kuvvetlerinin akışkanın yoğunluğu (ρ) ile
karakterize edildiği bilindiğinden bu oran kinematik viskozite olarak
adlandırılır ve gösterimi:
\nu = \frac {\mu} {\rho}
şeklindedir.
Viskozite genellikle farklı viskozimetrelerle ve 25°C'de ölçülür. Bazı
akışkanların viskozitesi, geniş bir yüzey gerilimi aralığında sabittir.
Viskozitesi sabit olmayan akışkanlar Newtoyen olmayan akışkanlar olarak
adlandırılır.
Birimler
Viskozite (dinamik viskozite): μ
Dinamik viskozitenin SI birimi (Yunan sembol: μ) pascal-saniye (Pa·s) olup 1 kg·m−1·s−1 ye eşdeğerdir.
Dinamik viskozitenin cgs birimi, Jean Louis Marie Poiseuille adına
ithafen poise (P) dır. Genellikle yüzde birlik miktarı olan centipoise
(cP) kullanılır. Örneğin suyun viskozitesi 20°C'de 1.0020 cP dir.
1 poise = 100 centipoise = 1 g·cm−1·s−1 = 0.1 Pa·s. (Tanımı için bakınız.)
1 centipoise = 0.001 Pa·s.
Kinematik viskozite: ν = μ / ρ
Kinematik viskozite'nin (Yunan sembol: ν) SI birimi (m2·s−1) dir.
Kinematik viskozite'nin cgs birimi George Gabriel Stokes'un adına
ithafen stokes olup S veya St şeklinde kısaltılır. Bazen centistokes
(cS veya cSt) şeklinde de kullanılabilir.
1 stokes = 100 centistokes = 1 cm2·s−1 = 0.0001 m2·s−1.
Kinematik ve dinamik viskozite arasındaki dönüşüm ise νρ = μ şeklinde verilir ve eğer ν = 1 St ise
μ = ν ρ = 0.1 kg·m−1s−1·(ρ/(g/cm3)) = 0.1 poise·(ρ/(g/cm3)). [1]
Gazlar
Gazların viskozitesi, akış tabakaları arasında momentum taşınımını
sağlayan moleküler difüzyondan kaynaklanır. Gazların kinetik teorisi,
gazların viskozitesinin (teorinin uygulandığı rejim içinde geçerli
olmak üzere) doğru olarak tahminine yardımcı olur:
* Viskozite basınçtan bağımsızdır ve
* Viskozite, sıcaklık arttıkça artar
Sıvılar
Sıvılarda, moleküller arasındaki ilave kuvvetler önemli hale gelir. Bu
durumda yüzey gerilimine ilaveler olacaktır ki olgu bugün dahi
tartışmalıdır. Dolayısıyla, sıvılarda:
* Viskozite basınçtan bağımsızdır (çok yüksek basınçlar hariç) ve
* Viskozite, sıcaklık arttıkça azalır (örneğin, sıcaklık 0°C den 100°C
çıktığında, suyun viskozitesi 1.79 cP den 0.28 cP ye düşer).
Sıvıların dinamik viskozitesi, gazların dinamik viskozitesinden birkaç on kat daha büyüktür.
l
Havanın viskozitesi
Havanın viskozitesi sıcaklığa bağımlı olup 15.0°C'de 1.78 × 10−5 kg/m.s
dir. Havanın yüksekliğe bağlı değerlerine bu bağlantıdan ulaşılabilir.
Suyun viskozitesi
Suyun viskozitesi 8.90 × 10-4 Pa•s veya 8.90 × 10-3 dyne-sec/cm2 dir (25°C'de).
Çeşitli malzemelerin viskozitesi
Su ve sütün viskozitesine ilişkin bir örnek. Daha yüksek viskoziteye sahip sıvılar bu tür sıçrama göstermezler.
Su ve sütün viskozitesine ilişkin bir örnek. Daha yüksek viskoziteye sahip sıvılar bu tür sıçrama göstermezler.
Dinamik viskozitenin sıcaklıkla değişimini hesaplamak amacıyla Sutherland formülü (Crane, 1988) kullanılabilir:
{\mu} = {\mu}_o \frac {To+C} {T + C} \left (\frac {T} {T_o} \right )^{3/2}
burada:
* μ = T sıcaklığındaki viskozite değeri (Pa/s)
* μo = referans sıcaklığı To da referans viskozite değeri (Pa/s)
* T = Kelvin cinsinden sıcaklık
* To = Kelvin cinsinden referans sıcaklığı
* C = Sutherland sabiti'dir.
0 < T < 555K arasındaki sıcaklıklar için geçerlidir.
Bazı gazlar için Sutherland sabiti ve referans sıcaklığı değerleri:
Gaz C To μo
- K Pa/s
hava 120 291.15 0.00001827
azot 111 300.55 0.00001781
oksijen 127 292.25 0.00002018
karbondioksit 240 293.15 0.0000148
karbonmonoksit118 288.15 0.0000172
hidrojen 72 293.85 0.00000876
amonyak 370 293.15 0.00000982
kükürtdioksit 416 293.65 0.00001254
Bazı Newtonyen akışkanların dinamik viskozite değerleri aşağıda verilmektedir.
Gazlar (0°C'de):viskozite (Pa·s)
hidrojen 8.4 × 10-6
hava 17.4 × 10-6
ksenon 21.2 × 10-6
Sıvılar (25°C'de):viskozite (Pa·s)
etanol 1.074 × 10-3
aseton 0.306 × 10-3
metanol 0.544 × 10-3
propanol 1.945 × 10-3
benzen 0.604 × 10-3
nitrobenzen 1.863 × 10-3
cıva 1.526 × 10-3
sülfürik asit 24.2 × 10-3
gliserol 934 × 10-3
zeytin yağı 81 × 10-3
cam 1040
a Kaynak: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73. basım, 1992-1993.
Akışkanlık
Viskozitenin tersi akışkanlık tır ve genellikle φ (= 1/μ) veya F (=
1/η) ile gösterilir. Birimi poise'ın tersi olup (cm·s·g-1), rhe olarak
okunur. Mühendislik uygulamalarında nadiren kullanılır..  | |
|
