سیال

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

در فیزیک، یک مادهٔ شاره یا سَیّال ماده‌ای است که به‌طور مداوم تحت فشار برشی یا نیروی خارجی تغییرشکل می‌یابد (جاری می‌شود). حالت مایع یکی از فازهای ماده است و مایعات، گازها و پلاسما را شامل می‌شود. این‌ها موادی هستند که دارای مدول برشی صفر هستند (به عبارتی دیگر، موادی هستند که نمی‌توانند در برابر هر نیروی برشی که بر روی آنها اعمال شود مقاومت کنند).

هرچند اصطلاح "مایع"، هم فاز مایع و هم فاز "گاز" را شامل می‌شود، اما در کاربردهای متداول، "مایع" اغلب به عنوان مترادف "سیال" استفاده می‌شود، بدون توجه به این که دلالت بر وجود گاز را هم به عنوان یک سیال در آن باشد. این استفاده محاوره‌ای از این اصطلاح در پزشکی و تغذیه نیز (در انگلیسی) معمول است؛ ("سیال زیادی مصرف کنید" به جای مایعات زیادی مصرف کنید).

مایعات یک سطح آزاد را تشکیل می‌دهند (یعنی سطحی که؛ توسط ظرفی که مایع در آن قرار گرفته، ایجاد نمی‌شود در حالی که گازها چنین نیستند. به مایعاتی با ویژگی ویسکوالاستیک مانند مداد رنگی شمعی (Crayon) وقتی نیروی ناگهانی اعمال می‌شود، مانند یک جامد رفتار می‌کنند. همچنین به نظر می‌رسد موادی که دارای گران‌روی بسیار بالایی مانند قیر آسفالت هستند، مانند یک جامد رفتار می‌کنند.

انواع شاره‌ها[ویرایش]

شاره‌ها در یک نگاه کلی به شارهٔ نیوتنی و غیر نیوتنی تقسیم‌بندی می‌شوند. شاره‌های نیوتنی سیالاتی هستند که در آن‌ها تنش برشی متناسب با تغییرات کرنش برشی است. ثابت تناسب در این حالت لزجت شاره می‌باشد. تقریباً هیچ شارهٔ نیوتنی در واقعیت وجود ندارد و این تنها فرضی برای ساده‌سازی می‌باشد که البته در بسیاری از محاسبات، تقریب خوبی به‌شمار می‌رود. در طرف دیگر شاره‌های غیر نیوتنی قرار می‌گیرند که رابطه بین تنش و نرخ کرنش در آن‌ها خطی نیست و می‌تواند با افزایش تنش، شاره رقیقتر یا غلیظتر گردد. در دستهٔ دیگری از شاره‌های غیر نیوتنی، پارامتر لزجت به زمان نیز وابسته است. به بیان دیگر برای این شاره‌ها تا حدی حافظه تنشی مانند جامدات وجود دارد.[۱]

مکانیک شاره‌ها[ویرایش]

دانش شاره‌ها به بررسی رفتار و واکنش‌های شاره بر اثر نیروهای وارد بر آن می‌پردازد. به‌طور کلی شاره‌ها در دو حالت استاتیکی و دینامیکی بررسیده‌می‌شوند. رفتار دینامیک شاره‌ها را می‌توان با معادلات ناویه-استوکس توصیف نمود. معادله ناویه استوکس یک دستگاه از معادلات دیفرانسیل پاره‌ای است که از قانون‌های زیر بدست آمده‌اند:

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. Bird, Byron; Stewart, Warren; Lightfoot, Edward (2007). Transport Phenomena. New York: Wiley, Second Edition. p. 912. ISBN 0-471-41077-2.