گران‌روی

در این تصویر گرانروی مایع بنفش بیشتر از گرانروی مایع نقره ای است.
تصویر را در یک tab جدید باز کنید بهتر است.

گرانروی قیر ۱۰۰ میلیارد برابر آب است.

گِرانرَوی ،لِزْجَت، وُشکسانی یا ویسکوزیته (به فرانسوی: Viscosité)، عبارت است از مقاومت یک مایع در برابر اعمال تنش برشی. در یک سیال جاری (در حال حرکت)، که لایه‌های مختلف آن نسبت به یکدیگر جابجا می‌شوند، به‌مقدار مقاومت لایه‌های سیال در برابر لغزش روی هم گرانروی سیال می‌گویند. هرچه گرانروی مایعی بیشتر باشد، برای ایجاد تغییر شکل یکسان، به تنش برشی بیشتری نیاز است. به‌عنوان مثال گرانروی عسل از گرانروی شیر بسیار بیشتر است.

با افزایش دما لزجت سیالات مایع کاهش می یابدولی در گازها، قضیه برعکس است، البته درصد تغییرات آن برای سیالات مختلف متفاوت است.

انواع ویسکوزیته

ویسکوزیته دینامیکی

ویسکوزیته دینامیکی خاصیتی از سیال است که در برابر جریانهای برشی ایجاد مقاومت میکند این جریانها در جایی به وجود می آیند که لایه های سیال دارای سرعتهای مختلفی باشند. برای درک بیشتر این خاصیت یک جریان ایده ال مانند جریان کوئت را در نظر بگیرید در این نوع جریان سیال بین دو صفحه محبوس شده است که صفحه بالایی با سرعت ثابت در حال حرکت است.در این نوع جریان اگر سرعت صفحه بالایی به اندازه کافی کوچک باشد ذرات سیال به صورت موازی با صفحه حرکت میکنند، سرعت ذرات سیال از صفر در صفحه پایینی تا سرعت مساوی سرعت صفحه بالایی به صورت خطی تغییر پیدا میکند. با توجه این حالت ذرات سیال با سرعتهای مختلفی بر روی یکدیگر حرکت میکنند بنابراین نیروی مورد نیاز برای حرکت دادن سیال متفاوت است این نیرو متانسب با سرعت سیال افزایش پیدا میکند بنابراین برای یک سیال نیوتنی رابطه تنش و گرادیان سرعت یا همان تغییر شکل به صورت خطی است که این خطی بودن با ویسکوزیته دینامیکی ایجاد میشود.

ویسکوزیته جنبشی

ویسکوزیته جنبشی را به ضریب نفوذ مومنتم مینامند و حاصل تقسیم ویسکوزیته دینامیکی به چگالی است.
ν=μ/ρ
تفاوت ویسکوزیته دینامیکی و ویسکوزیته جنبشی در نحوه برخورد با مسائل است به عنوان مثال در مسائلی که بررسی رفتار بین ملکولی و تعمیم آنها به خاصیت مکانیکی مد نظر است از ویسکوزیته دینامیکی استفاده میشود و در مسایلی که حرکت سیال اهمیت دارد از ویسکوزیته جنبشی اهمیت دارد.

ویسکوزیته بالک

هنگامی که یک سیال تراکم پذیر به صورت ناگهانی انبساط یا انقباض پیدا میکند، بدون برش، نوع دیگری از ویسکوزیته داخلی نمایان میشود که ویسکوزیته بالک نامیده می شود این ویسکوزیته با نرخ افزایش و یا کاهش حجم متناسب است این نوع ویسکوزیته به ویسکوزیته نوع دوم هم شناخته میشود. این نوع ویسکوزیته هنگامی خود را نشان میدهد که تغییر حجم ناگهانی در سیال رخ دهد مانند جریانهای صوتی و یا شاکها.

چند نکته مهم: •در مایعات با افزایش دما نیروی بین مولکولی کاهش یافته و در نتیجه لزجت کاهش می یابد. •در گازها با افزایش دما تعداد برخوردها زیاد شده و در نتیجه تبادل مومنتم مولکولی افزایش می یابد که حاصل آن افزایش لزجت است. •میزان تغییرات لزجت با دما در مایعات بیشتر از گازهاست. •اگر افزایش فشار خیلی زیاد نباشد لزجت مستقل از فشار است ولی در تغییر فشارهای بالا، لزجت مایعات و گازها با افزایش فشار افزایش می یابد. توجه داشته باشید که بی اثر بودن فشار روی لزجت گازها به این دلیل است که با افزایش فشار، سرعت برخورد مولکولی افزایش یافته ولی طول برخورد کاهش می یابد که این دو، اثر مخالف روی لزجت دارند و در نتیجه لزجت گازها مستقل از فشار خواهد بود

سقوط در سیال گرانرو

سرعت سقوط در سیال گرانرو از فرمول زیر بدست می‌آید:

$\nu _{s}={\frac {2R^{2}g(\rho -\rho _{L})}{9\eta }}$

که در آن

$\nu _{s}$ سرعت سقوط یا رسوبگذاری است.

R شعاع جسم درحال سقوط (به شرط کروی بودن جسم)

$\rho$ چگالی جسم

$\rho _{L}$ چگالی مایع گرانرو

$\eta$ ضریب گرانروی

یکاها

ویسکوزیته دینامیکی

• واحد ویسکوزیته در هر دو واحد اندازه گیری SI و CGS به افتخار دانشمند برجسته پوازیه PI و P در نظر گرفته شده است. در واقع این واحد که کمتر در واحد SI استفاده شده است با Pa.s برابر است.
• واحد پویز در واحد CGS بیشتر استفاده میشود.

• بنابراین برای واحدهای مختلف داریم:
• 1 PI=1 Pa.s=((N.s))/m^2 =kg/(m.s)
• 1 P=0.1 Pa.s=0.1 ((N.s))/m^2 =0.1 kg/(m.s)
• 1 cP=1m Pa.s=0.001 Pa.s=0.001 ((N.s))/m^2 =0.001 kg/(m.s)

ویسکوزیته جنبشی

• واحد ویسکوزیته جنبشی در دستگاه متریک m^2/s است.

• در واحد CGS اما این واحد متفاوت است و به افتخار دانشمند گرانقدر استوکس، به همین نام یعنی استوکس نامگداری شده است.

روابط زیر برقرار است.

• 1 St=1 cm^2⁄s=10^(-4) m^2⁄s

• 1 cSt=1 mm^2⁄s=10^(-6) m^2⁄s

• به عنوان مثال آب در 20 درجه سانتی گراد ویسکوزیته برابر 1cSt دارد.

ویسکوزیته جنبشی به ضریب نفوذ مومنتم گفته میشود همانند ضریب نفود گرما و یا ضریب نفوذ جرم.

مقادیر

گازها

گاز	$C$ [K]	$T_{0}$ [K]	${\mu }_{0}$ [10-6 Pa s]
هوا	120	291.15	18.27
نیتروژن	111	300.55	17.81
اکسیژن	127	292.25	20.18
کربن دی‌اکسید	240	293.15	14.8
کربن مونوکسید	118	288.15	17.2
هیدروژن	72	293.85	8.76
آمونیاک	370	293.15	9.82
گوگرد دی‌اکسید	416	293.65	12.54
هلیم	79.4	273	19

جستارهای وابسته

• مکانیک سیالات
• رئولوژی
• پدیده کی

منابع

• Lamb, Sir Horace, Hydrodynamics, 6^th ed., Dover Publications, Inc., New York, ۱۹۴۵. ISBN:0-486-60256-7