عبد العزيز: استرجاع تعديلات Mr. Ahmed Aly (نقاش) حتى آخر نسخة بواسطة Meno25

2023-12-09T05:23:23Z

استرجاع تعديلات Mr. Ahmed Aly (نقاش) حتى آخر نسخة بواسطة Meno25

صفحة جديدة

{{بطاقة عامة}}
[[ملف:Viscosity.gif|تصغير|يسار|السائل البنفسجي أكثر لزوجة من السائل الأبيض.]]

'''اللزوجة'''<ref>{{استشهاد بويكي بيانات|Q116002148|ص=111}}</ref> هي مقاومة [[مائع]] ما للجريان، ومقدار مقاومته [[ضغط|لضغط]] يجبره على التحرك والسيلان. كلما زادت لزوجة مائع ما، قلّت قابليته للجريان. وبالنسبة للسوائل، فإن اللزوجة تكافئ المصطلح الدارج بـ«الثخانة». فال[[عسل]] ثخن عال اللزوجة، وال[[ماء]] سلس متدني اللزوجة.

تكون [[جزئيات (توضيح)|جزئيات]] سائل عالي اللزوجة مرتبطة ببعضها بشكل قوي، وبذلك تكون أقل قدرة على التحرك. ويكبر احتكاكها بالجسم [[صلب (توضيح)|الصلب]] الملامس لها، ويمكن وصف اللزوجة بأنها '''احتكاك داخلي ''' بين جزيئات السائل.

نلمس اللزوجة في حياتنا اليومية مثل سقوط ملعقة في عسل النحل أو سقوط قطعة [[حديد]] في [[قطران]]، وكذلك جريان الماء داخل أنابيب المياه، ما يحدث أثناء ذلك من مقاومة للحركة متعلق بلزوجة السائل.

و هي خاصية مهمه من خصائص [[مائع|الموائع]] وبها يقاوم المائع التغير في الشكل الناتج من تأثير قوى القص المؤثره عليه.
فإذا افترضنا وجود طبقة من المائع بين لوحين مستويين متوازيين كما بالشكل بحيث يثبت اللوح السفلى ويتحرك العلوى بسرعه تحت تأثير القوة

'''نفرق عمليا بين اللزوجة الدينامية (اللزوجة الحركية) للمائع واللزوجة [[علم الحركة (توضيح)|الكينماتية]]:
{{شريط جانبي ميكانيكا الأوساط المتصلة}}

== اللزوجة الحركية للسائل ==
[[ملف:Viscosity.jpg|تصغير|شمال|300بك|رسم توضيحي لسريان سائل وعلاقته باللزوجة.]]
[[ملف:Viscosity of liquids de.svg|تصغير|400px|اعتماد لزوجة بعض السوائل على درجة الحرارة : أسود ماء، أخضر ايثانول، أزرق زئبق، أحمر زيت زيتون، والبنفسجي أسيتون. ويبين الرسم تغير اللزوجة بين درجة حرارة -100 إل 150 درجة مئوية.]]
[[ملف:Viscosity of glycerol solutions de.svg|تصغير|يسار|400px|تغير لزوجة محلول الجليسرول بتغير نسبة تركيزه في المحلول عند درجات حرارة مختلفة. المنحنى الرمادي اللون يبين مخلوط الجليسرول والسكاروز عند درجة 20 مئوية]]

تبين '''اللزوجة الحركية''' (اللزوجة الدينامية) لسائل ما مقدار مقاومة السائل للجريان (السيلان) عند حركتة وعلاقة هذه المقاومة [[درجة حرارة|بدرجة حرارة]] السائل. فكلما زادت الحرارة، تقل اللزوجة الحركية ويصبح السائل أكثر ميوعة. يعود السبب في ذلك إلى قوى التماسك بين الجزيئات والتي تطغى على انتقال العزم الجزيئي بين هذه الجزيئات، وهذا أيضاً بسبب تقارب الجزيئات بشكل كبير (هذا يفسر سبب صغر حجم السوائل مقارنة بالغازات). عند تسخين السائل، فإن قوى التماسك بين الجزيئات تقل وبالتالي تقل قوى التجاذب بينها، مؤدية بالنهاية إلى تقليل لزوجة السائل.<ref name="TempEffect">[https://www.brighthub.com/engineering/mechanical/articles/10873.aspx Effect of Temperature on the Viscosity of the Fluid] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120101003338/http://www.brighthub.com/engineering/mechanical/articles/10873.aspx |date=01 يناير 2012}}</ref>

من جهة أخرى، كلما زادت سرعة [[جريان الموائع|التدفق]] ارتفعت اللزوجة، أي أن مقاومة السائل للسير بالحركة تزداد مع ازدياد [[ضغط|الضغط]].

نفترض وجود لوحين متوازيين بينهما مسافة ''x'' ومساحة كل منهما ''A''، ونقترض وجود سائل يملأ المكان بين اللوحين. فإذا بدأنا تحريك اللوح 2 يسرعة ثابتة ''v'' فتتحرك طبقة السائل الملاصقة للوح 2 أيضا بالسرعة ''v''. وبما أن اللوح 1 ثابت لا يتحرك فإن طبقة السائل الملاصقة له تبقى لا تتحرك. أي أن طبقات السائل بين اللوحين ستتحرك بسرعات متناسبة طرديا مع المسافة بين اللوحين (انظر الشكل، حيث يتناسب كل سهم مع سرعته).

ويمكن أن تبين التجربة أن القوة F التي تحرك اللوح 2 تتناسب تناسبا طرديا مع مساحة اللوح A، كما تتناسب تناسبا طرديا مع سرعة اللوح v، وتتناسب تناسبا عكسيا مع المسافة x بين اللوحين، أي أن:

: <math>F\sim\frac{Av}{x}</math>

ويمكن تحويل العلاقة إلى معادلة بوساطة ثابت التناسب <math>\eta</math>:

: <math>F= \eta\frac{Av}{x}.</math>

ويسمى ثابت التناسب <math>\eta</math> اللزوجة الحركية وأحيانا يقال لها '''اللزوجة'''.

وحدة اللزوجة الحركية (الدينامية) هي: [[كيلوغرام|كيلوجرام]]·[[متر]]−1·[[ثانية]]−1

أو [[نيوتن (وحدة)|نيوتن]]. [[ثانية]] /متر²

حيث:<math>{\rm 1~N = 1~\frac{kg\cdot m}{s^2}}</math>.....(*)

ويقال أن مادة معينة يكون لها اللزوجة 1N.s/m² عندما تكون مساحة اللوحين 1 متر 2 , وأن نكون المسافة بينهما 1 متر، فتكون القوة المطلوبة 1 نيوتن (1N) لكي نحرك اللوح بالنسبة للأخر بسرعة 1 متر في الثانية.

وبالنسبة إلى الوحدة نجد أن:

<math>1{\rm N}=\eta \cdot\left(\frac{{\rm m}^2\,{\rm m}}{{\rm m}\,{\rm s}}\right)

\Rightarrow \eta = \frac{{\rm N}\,{\rm s}}{{\rm m}^2}.</math>

وعندما تكون <math>\eta</math> لا تعتمد على السرعة ''v'' يسمى السائل '''سائل نيوتوني ''' إشارة إلى [[إسحاق نيوتن|نيوتن]]. وبالنسبة لهذا السائل تتناسب سرعة كل طبقة سائل بين اللوحين تناسبا طرديا. أما إذا كانت <math>\eta</math> تتغير بتغير السرعة v (دالة للسرعة) فيسمى السائل '''سائل لا نيوتوني '''.

== اللزوجة الكينماتيكية ==

نحسب اللزوجة الكينماتيكية، ويرمز لها بالرمز «نيو» <math>\nu</math> بقسمة اللزوجة الحركية على [[كثافة]] <math>\rho</math> السائل:

: <math>{\nu}=\frac{\mu}{\rho} </math>

وبذلك تحتسب '''اللزوجة الكينماتية ''' بوحدة أخرى وهي: متر2 /ثانية.

كما تستخدم أحيانا للزوجة الكينماتية وحدة اسمها [[جورج جابرييل ستوكس|ستوكس]]، حيث: 1 ستوكس = 1 [[سنتيمتر]]2 /[[ثانية]]

بالإنجليزية:St = 1 cm2/s

== القياس ==

قياس اللزوجة إذن يتم عبر القيام بتجربة يتم فيها ضغط سائل معين تحت تأثير قوة خارجية عبر أنبوب ذو قطر محدد، ويقاس عندها كمية السائل الذي يخرج في وقت معين. لتكون وحدة قياس اللزوجة بال النيوتن.ثانية /متر مربع. أو [[باسكال (توضيح)|بالباسكال]]. ثانية (Pa s)، حيث النيوتن/متر مربع يساوي 1 باسكال.

قيم اللزوجة لبعض السوائل (بالمللي باسكال. ثانية):

{| class="wikitable" border="1"
! مادة السائل
! اللزوجة [ mPa s ]
|-
| ماء
| 1
|- bgcolor="#EFEFEF"
| ماء (25°)
| 0.891
|-
| زيت احتراق
| 0.65
|- bgcolor="#EFEFEF"
| إسفلت
| 105
|-
| دم (37°)
| 4 حتى 25
|- bgcolor="#EFEFEF"
| زيت زيتون
| 102
|-
| عسل
|104
|- bgcolor="#EFEFEF"
| زجاج
| 102 حتى 104
|}

هذه القيم تقريبية وقد عينت عند [[درجة حرارة]] 20°.
* الميللي باسكال = 0.001 باسكال.

== لزوجة الغازات ==
للغازات أيضاً لزوجة يمكن مراقبة نبض جريانها تحت المجهر. حيث أن لزوجة الغازات لا تتعلق بالضغط بل بمعدل الطول البعدي لجزيئات الغاز. لكن في الغاز تحدث الظاهرة بشكل معاكس عند دراسة تأثيرات درجة الحرارة. تزداد لزوجة الغازات بزيادة درجة حرارتها. السبب في ذلك يتعلق أيضاً بحركة الجزيئات والقوى بينها. في الغازات تكون قوى التماسك بين الغازات أقل، بينما انتقال العزم الجزيئي أعلى. عند زيادة درجة الحرارة يزداد انتقال العزم الجزيئي أكثر وهذا يؤدي إلى زيادة لزوجة الغاز.<ref name="TempEffect"/>

الجدول التالي يعطي لزوجة بعض الغازات:
بالنسبة إلى '''ثابت سترلاند C ''' انظر أسفله.

{| class="wikitable sortable"
|- bgcolor="#efefef"
! الغاز
! <math>C</math>
[K]
! <math>T_0</math>
[K]
! <math>{\mu}_0</math>
[10−6 Pa s]

|-
| [[هواء]]
| 120
| 291.15
| 18.27
|-
| [[نيتروجين]]
| 111
| 300.55
| 17.81
|-
| [[أكسجين]]
| 127
| 292.25
| 20.18
|-
| [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]]
| 240
| 293.15
| 14.8
|-
| [[أحادي أكسيد الكربون|أول أكسيد الكربون]]
| 118
| 288.15
| 17.2
|-
| [[هيدروجين]]
| 72
| 293.85
| 8.76
|-
| [[أمونيا]]
| 370
| 293.15
| 9.82
|-
| [[ثنائي أكسيد الكبريت|ثاني أكسيد الكبريت]]
| 416
| 293.65
| 12.54
|-
| [[هيليوم]]
| 79.4 <ref>[https://arxiv.org/pdf/physics/0410237.pdf data constants for sutherland's formula] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180306202629/https://arxiv.org/pdf/physics/0410237.pdf |date=06 مارس 2018}}</ref>
| 273
| 19 <ref>[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/viscosity.html Viscosity of liquids and gases] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171003201048/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/viscosity.html |date=03 أكتوبر 2017}}</ref>
|}

* '''اعتماد لزوجة الغازات على درجة الحرارة'''

صاغ '''سترلاند''' علاقة يمكن بواسطتها حساب لزوجة الغاز عند درجات الحرارة المختلفة (باعتبار أن الغاز غازا مثالياً، والعلاقة هي حيث C ''' ثابت سترلاند ''':

:<math> {\mu} = {\mu}_0 \frac {T_0+C} {T + C} \left (\frac {T} {T_0} \right)^{3/2} </math>

حيث:

* <math>{\mu}</math> الزوجة الحركية بوحدة [[باسكال (توضيح)|باسكال]]. ثانية عند درجة الحرارة المطلوبة T،

* <math>{\mu}_0</math> = reference viscosity in (Pa·s) اللزوجة المرجعية [[باسكال (توضيح)|باسكال]]. ثانية عند [[درجة الحرارة المرجعية]] <math>T_0</math>،
* <math>T</math> درجة الحرارة المطلوبة [[كلفن]]،
* <math>T_0</math> درجة الحرارة المرجعية [[كلفن]]،
* <math>C</math> ثابت سترلاند للغاز المراد حساب لزوجته.

وتنطبق تلك المعادلة على الغازات عند درجة حرارة T بين 0 كلفن و 555 [[كلفن]] عند ضغط أقل من 3.45 ميجا باسكال (مليون باسكال)، ويبلغ الخطأ الناشئ عن التقريب 10%.

== معامل اللزوجة ==

هو القوة لكل وحدة مساحة المطلوبة للحفاظ على وجود اختلاف في سرعة وحدة مسافة واحدة لكل وحدة زمنية بين مستويين متوازيان في السائل يقعان في اتجاه التدفق وبينهما وحدة مسافة واحدة.
* انظر المرجع الخارجي [https://web.archive.org/web/20090927002703/http://www.epa.gov/EPA-AIR/2005/July/Day-13/a11534d.htm].

== انظر أيضًا ==
* [[لزوجة الدم]]
* [[مقياس اللزوجة]]
* [[سائل|حالة سائلة]]
* [[ميكانيكا الموائع]]
* [[سائل]]
* [[غاز]]
* [[عدد كنودسن|رقم كنودسن]]
* [[حالة عدم الانزلاق|حالة عدم الإنزلاق]]

== مراجع ==

{{مراجع}}
{{تصنيف كومنز}}
{{زجاج}}
{{معرفات مركب كيميائي}}
{{ضبط استنادي}}
{{شريط بوابات|علم المواد|الفيزياء}}

[[تصنيف:لزوجة| ]]
[[تصنيف:جريان الموائع]]
[[تصنيف:ديناميكا هوائية]]

لزوجة - تاريخ المراجعة

عبد العزيز: استرجاع تعديلات Mr. Ahmed Aly (نقاش) حتى آخر نسخة بواسطة Meno25