تعرف اللزوجة بأنها وحدة قياس مقاومة السوائل للتدفق، حيث تقاوم السوائل حركة الأشياء المغمورة فيها وحركة الطبقات بسرعات مختلفة داخلها.
ماهي اللزوجة
اللزوجة هي الخواص المادية التي تحدد قدرة السوائل على مقاومة تدفق الأجسام من خلالها، ويتم توضيح ذلك عن طريق القوانين. على سبيل المثال، الماء يمتلك لزوجة منخفضة لأنه سائل خفيف، بينما يتمتع القطران بدرجة عالية من اللزوجة لأنه سائل كثيف. وتتمثل طريقة اختبار اللزوجة في قياس سرعة سقوط المادة من خلال منحدر، حيث تصل المادة إلى القاع بشكل أسرع في الماء بكثير من وصولها إلى القاع في سائل عالي اللزوجة مثل القطران.
انواع اللزوجة
هناك نوعان من اللزوجة؛ اللزوجة الديناميكية التي يتم قياسها في ثواني باسكال، واللزوجة الكينماتية التي يتم قياسها بالأمتار في الثانية المربعة.
استخدام قوانين اللزوجة
– تستخدم اللزوجة كوسيلة للتنبؤ باندلاع البراكين، فعندما تنبعث الحمم بكثافة كبيرة وتكون سائلة ذات لزوجة عالية، فإن هناك فرصة أكبر لاندلاعها بشدة، وعلى النقيض تماما، إذا كانت الحمم البركانية ذات لزوجة منخفضة، فإنها تتدفق فقط كالماء.
قوانين نيوتن في اللزوجة
ينص قانون اللزوجة الذي وضعه نيوتن على أن إجهاد القص بين طبقات السائل المجاورة يتناسب مع تدرجات السرعة بينهما، وتعتبر نسبة إجهاد القص إلى معدل القص ثابتة عند درجة حرارة وضغط محددين، ويعرف هذا النسب باللزوجة أو معامل اللزوجة، ويقارن قانون نيوتن للزوجة في الموائع بين تدرج السرعة في اتجاه متعامد مع تدفق السائل.
وفقًا لمفهوم مستوى الحدود، تكون طبقة المائع الملامسة لسطح صلب في حالة الراحة، ومع ذلك تتحرك الطبقات فوق هذه الطبقة بسرعات متزايدة حتى يتم الوصول إلى سرعة التدفق الحر، وهذا يخلق إجهاد القص في السوائل، او بمعنى آخر الاحتكاك بين الطبقات السائلة في التدفق، وهذا يعبر عنه بشكل رياضي في المعادلة Ԏ = μ (du / dy) حيث أن Ԏ هو إجهاد القص ، بينما μ هو معامل اللزوجة و du / dy يعطي تدرج السرعة في اتجاه Y للسائل المتدفق في اتجاه X.
السوائل النيوتونية والسوائل غير النيوتونية
السائل النيوتوني هو السائل الذي تكون فيه اللزوجة مجرد رقم، بينما السائل غير النيوتوني هو السائل الذي تكون فيه اللزوجة دالة لبعض المتغيرات الميكانيكية مثل إجهاد القص أو الزمن، ولكي نوضح أكثر فإن بعض المواد الهلامية والمعاجين تتصرف مثل السوائل عندما تتحرك ثم تستقر في حالة شبه صلبة عند الراحة.
يتألف طلاء المنزل من مادة رقيقة، ويتم تقليل لزوجته عن طريق تطبيق الضغط عليه بالفرشاة، مما يسمح بفرده بسهولة على الجدران والأسقف، وعند إزالة الضغط، يعود الطلاء إلى لزوجته الأصلية التي تكون عالية جدا وتساعد في تشكيل طبقة رقيقة من المادة الصلبة.
معجون الأسنان يمثل مثالا آخر على مادة تفقد لزوجتها عند التعرض للضغط. عندما يكون معجون الأسنان داخل الأنبوب، يتصرف مثل المواد الصلبة، والدليل على ذلك هو أنه لا يتدفق تلقائيا عند إزالة الغطاء، ولكنه سيتدفق عند تطبيق ضغط عليه، متحولا إلى سائل كثيف.
علاقة الجاذبية باللزوجة
الجاذبية هي القوة التي تسبب سقوط كل شيء نحو الأسفل، وما يحدث على الأرض يمكن تفسيره بأن كل شيء يتأثر بالجاذبية ليجذبه نحو مركز الأرض، والجاذبية هي ما يسبب تدفق السوائل أيضا، وبدون الجاذبية، مثلما يحدث في الفضاء، ستعوم السوائل، وتسحب الجاذبية كل شيء عموما بالقوة نفسها، سواء كانت تسحب الماء أو القطران، واللزوجة هي التي تحدد طريقة تدفق كل منهما.