Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluida yang menjadi cacat baik oleh tegangan geser atau tarik stres.
Dalam istilah sehari-hari (dan untuk cairan saja), viskositas adalah "ketebalan".
Jadi, air adalah "tipis", memiliki kekentalan yang lebih rendah, sedangkan madu adalah "tebal", memiliki kekentalan yang lebih tinggi. Viskositas menggambarkan penolakan internal fluida mengalir dan dapat dianggap sebagai ukuran fluida gesekan.
Sebagai contoh, tinggi viskositas magma akan menciptakan tinggi, curam Stratovolcano, karena tidak dapat mengalir jauh sebelum itu mendingin, sedangkan lava viskositas rendah akan menciptakan lebar yang dangkal mempunyai kemiringan gunung berapi perisai. Sederhananya, semakin sedikit viskos sesuatu adalah, semakin besar kemudahan pergerakan (fluiditas). [1] Semua fluida nyata (kecuali superfluida) memiliki ketahanan terhadap stres, tetapi cairan yang tidak memiliki ketahanan terhadap tegangan geser dikenal sebagai ideal cairan atau dalam cairan lengket.
Studi viskositas dikenal sebagai Rheology.
Koefisien Viskositas
Koefisien viskositas dapat dikelompokkan dalam dua cara:
- Viskositas dinamis,
- Viskositas kinematik = viskositas dinamis dibagi dengan kerapatan.
Viskositas adalah sebuah tensorial kuantitas yang dapat didekomposisi dengan cara yang berbeda ke dalam dua komponen independen. Dekomposisi yang paling biasa menghasilkan koefisien viskositas berikut:
- Viskositas geser, yang paling penting, sering disebut hanya sebagai viskositas, reaksi yang menggambarkan tegangan geser yang diterapkan; hanya meletakkan, itu adalah rasio antara tekanan yang diberikan pada permukaan fluida, dalam arah lateral atau horisontal, ke perubahan kecepatan dari fluida saat Anda bergerak di dalam fluida (ini adalah apa yang disebut sebagai kecepatan gradien).
- Volume viskositas atau kekentalan massal, menggambarkan reaksi terhadap kompresi, penting untuk akustik dalam cairan, lihat Stokes 'hukum (suara atenuasi).
Atau
- Perpanjangan viskositas, kombinasi linear geser dan viskositas bulk, menggambarkan reaksi elongasi, banyak digunakan untuk menggambarkan polimer.
Sebagai contoh, pada suhu kamar, air memiliki viskositas geser dinamis sekitar 1,0 × 10 -3 Pa ∙ s dan oli motor sekitar 250 × 10 -3 Pa ∙ s. [3]
Teori Newton
Gesekan antara fluida dan batas-batas yang bergerak menyebabkan cairan ber geser. Gaya yang dibutuhkan untuk tindakan ini adalah ukuran dari viskositas fluida.
Aliran jenis ini dikenal sebagai aliran Couette.
Laminar geser, non-konstan gradien, adalah hasil dari geometri fluida mengalir melalui (misalnya pipa). Secara umum, dalam setiap aliran, lapisan yang berbeda bergerak pada kecepatan dan viskositas fluida muncul dari tegangan geser antara lapisan yang pada akhirnya menentang segala kekuatan yang diterapkan.
Isaac Newton mendalilkan bahwa, untuk lurus, sejajar dan aliran seragam, tegangan geser, τ, antara lapisan adalah sebanding dengan kecepatan gradien, ∂ u / ∂ y, dalam arah tegak lurus terhadap lapisan.
Di sini, μ adalah konstan dikenal sebagai koefisien viskositas, viskositas, viskositas dinamis, atau Newtonian viskositas
Ini adalah sebuah persamaan konstitutif (seperti hukum Hooke, hukum Fick, hukum Ohm). Ini berarti: itu bukan hukum alam yang mendasar, tapi yang masuk akal pendekatan pertama yang berlaku dalam beberapa bahan dan gagal dalam diri orang lain.
Banyak cairan, seperti air dan sebagian besar gas, memenuhi kriteria Newton dan dikenal sebagai fluida Newtonian. Fluida non-Newtonian memperlihatkan hubungan yang lebih rumit antara tegangan geser dan gradien kecepatan daripada linearitas sederhana. Hubungan antara tegangan geser dan gradien kecepatan juga dapat diperoleh dengan mempertimbangkan dua piring berdekatan terpisah pada jarak y, dan dipisahkan oleh sebuah homogen zat. Dengan mengasumsikan bahwa piring sangat besar, dengan luas A yang besar, sehingga efek tepi dapat diabaikan, dan bahwa piring yang lebih rendah adalah tetap, biarkan gaya F yang dapat diterapkan pada pelat atas. Jika gaya ini menyebabkan zat antara pelat untuk menjalani aliran geser (dibandingkan dengan hanya geser elastis sampai tegangan geser dalam substansi diterapkan menyeimbangkan gaya), substansi yang disebut cairan.
Gaya yang diberikan sebanding dengan daerah dan kecepatan piring dan berbanding terbalik dengan jarak antara pelat. Menggabungkan ketiga hasil hubungan dalam persamaan F = μ (Au / y), di mana μ adalah faktor proporsionalitas disebut viskositas dinamis (juga disebut viskositas absolut, atau hanya viskositas). Persamaan dapat dinyatakan dalam tegangan geser; τ = F / A = μ (u / y). The rate of shear deformation is u / y and can be also written as a shear velocity, du/dy . Laju deformasi geser u / y dan dapat juga ditulis sebagai kecepatan geser, du / dy.
Oleh karena itu, melalui metode ini, hubungan antara tegangan geser dan gradien kecepatan dapat diperoleh.
pengukuran Viskositas
Rheometer
Dynamic viskositas diukur dengan berbagai jenis rheometer. Tutup kontrol temperatur fluida sangat penting untuk pengukuran yang akurat, terutama pada material seperti pelumas, viskositas yang dapat melipatgandakan dengan perubahan hanya 5 ° C.
Untuk beberapa cairan, itu adalah konstan atas berbagai laju geser. Ini adalah fluida Newtonian. Cairan tanpa viskositas konstan disebut fluida non-Newtonian.
Viskositas mereka tidak dapat dijelaskan oleh satu nomor. Fluida non-Newtonian memperlihatkan berbagai macam korelasi antara tegangan geser dan laju geser. Salah satu instrumen yang paling umum untuk mengukur viskositas kinematik adalah Viscometer kapiler kaca. Pada industri cat, viskositas umumnya diukur dengan sebuah cangkir Zahn, di mana waktu penembusan ditentukan dan diberikan kepada pelanggan.
The penghabisan waktu juga dapat diubah ke viskositas kinematik (centistokes, cSt) melalui persamaan konversi. Sebuah cangkir viskositas Ford mengukur laju aliran cairan. Ini, di bawah kondisi ideal, adalah sebanding dengan viskositas kinematik. Juga digunakan pada cat, Viscometer menggunakan beban Störmer berbasis rotasi dalam rangka untuk menentukan viskositas. Viskositas dilaporkan dalam satuan Krebs (KU), Viscometers getar juga dapat digunakan untuk mengukur viskositas. Model ini seperti menggunakan getaran Dynatrol daripada rotasi untuk mengukur viskositas. Perpanjangan viskositas dapat diukur dengan berbagai rheometers yang berlaku perpanjangan stres. Volume viskositas dapat diukur dengan akustik rheometer.
