لزوجة

	ميكانيكا الأوساط المتصلة
ميكانيكا المواد الصلبة
	صلب · إجهاد · تشوه; نظرية الإجهاد المنتهي; نظرية الإنفعالات المتناهية في الصغر; مرونة · مرونة خطية · لدونة; مرونة لزوجية · قانون هوك · ريولوجيا
ميكانيكا الموائع
	مائع · هيدروستاتيكا · ديناميكا الموائع ; لزوجة · مائع نيوتني ; مائع لا نيوتني · توتر سطحي · معادلات نافييه-ستوكس
فهماء
	نيوتن · ستوكس · نافيير; كوشي · هوك · برنولي
	هذا الصندوق: ; ; ;

السائل البنفسجي أكثر لزوجة من السائل الأبيض.

اللزوجة هي مقاومة مائع ما للجريان، ومقدار مقاومته لضغط يجبره على التحرك والسيلان. حدثا زادت لزوجة مائع ما، قلّت قابليته للجريان. وبالنسبة للسوائل، فإن اللزوجة تكافئ المصطلح الدارج بـ"الثخانة". فالعسل ثخن عال اللزوجة، والماء سلس متدني اللزوجة.

تكون جزئيات سائل عالي اللزوجة مرتبطة ببعضها بشكل قوي، وبذلك تكون أقل قدرة على التحرك. ويكبر احتكاكها بالجسم الصلب الملامس لها، ويمكن وصف اللزوجة بأنها احتكاك داخلي بين جزيئات السائل.

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

وهي خاصية مهمه من خصائص 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 الكينماتية:

اللزوجة الحركية للسائل

رسم توضيحي لسريان سائل وعلاقته باللزوجة.

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.

تغير لزوجة محلول الجليسرول بتغير نسبة هجريزه 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 بدرجة حرارة السائل. فحدثا زادت الحرارة، تقل اللزوجة الحركية ويصبح السائل أكثر ميوعة. يعود السبب في ذلك إلى قوى التماسك بين الجزيئات والتي تطغى على انتنطق 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.

من جهة أخرى، حدثا زادت سرعة التدفق ارتفعت اللزوجة، أي حتى مقاومة السائل للسير بالحركة تزداد مع ازدياد الضغط.

نفترض وجود لوحين متوازيين بينهما مسافة x ومساحة جميع 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 حتى اللوح 1 ثابت لا يتحرك فإن طبقة السائل الملاصقة له تظل لا تتحرك. أي حتى طبقات السائل بين اللوحين ستتحرك بسرعات متناسبة طرديا مع المسافة بين اللوحين (انظر الشكل، حيث يتناسب جميع سهم مع سرعته).

ويمكن حتى تبين التجربة حتى 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 :

{\displaystyle F\sim {\frac {Av {x

ويمكن تحويل العلاقة إلى معادلة بوساطة ثابت التناسب ${\displaystyle \eta$ :

{\displaystyle F=\eta {\frac {Av {x .

ويسمى ثابت التناسب ${\displaystyle \eta$ اللزوجة الحركية وأحيانا ينطق لها اللزوجة.

وحدة اللزوجة الحركية (الدينامية) هي : كيلوجرام·متر⁻¹·ثانية⁻¹

أونيوتن. ثانية /متر²

حيث : ${\displaystyle {\rm {1~N=1~{\frac {kg\cdot m {s^{2$ .....(*)

وينطق حتى مادة معينةقد 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:

${\displaystyle 1{\rm {N =\eta \cdot \left({\frac {{\rm {m ^{2 \,{\rm {m {{\rm {m \,{\rm {s \right)\Rightarrow \eta ={\frac {{\rm {N \,{\rm {s {{\rm {m ^{2 .$

وعندما تكون ${\displaystyle \eta$

اللزوجة الكينماتيكية

نحسب اللزوجة الكينماتيكية ، ويرمز لها بالرمز "نيو" ${\displaystyle \rho$

{\displaystyle {\nu ={\frac {\mu {\rho

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

كما تستخدم أحيانا للزوجة الكينماتية وحدة اسمها ستوكس ، حيث : 1 ستوكس = 1 سنتيمتر² /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 ذوقطر محدد، ويقاس عندها كمية السائل الذي يخرج في وقت معين. لتكون وحدة قياس اللزوجة بال النيوتن.ثانية /متر مربع. أوبالباسكال. ثانية ( Pa s ) ، حيث النيوتن/متر مربع يساوي 1 باسكال.

قيم اللزوجة لبعض السوائل (بالمللي باسكال. ثانية):

مادة السائل	اللزوجة [ mPa s ]
ماء	1
ماء (25°)	0.891
زيت احتراق	0.65
إسفلت	10⁵
دم (37°)	4 حتى 25
زيت زيتون	10²
عسل	10⁴
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 حتى 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 انتنطق العزم الجزيئي أعلى. عند زيادة درجة الحرارة يزداد انتنطق العزم الجزيئي أكثر وهذا يؤدي إلى زيادة لزوجة الغاز.

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

الغاز	${\displaystyle C$ [K]	${\displaystyle T_{0$ [K]	${\displaystyle {\mu _{0$ [10⁻⁶ Pa s]
هواء	120	291.15	18.27
نيتروجين	111	300.55	17.81
أكسجين	127	292.25	20.18
ثاني أكسيد الكربون	240	293.15	14.8
أول أكسيد الكربون	118	288.15	17.2
هيدروجين	72	293.85	8.76
أمونيا	370	293.15	9.82
ثاني أكسيد الكبريت	416	293.65	12.54
هيليوم	79.4	273	19

اعتماد لزوجة الغازات على درجة الحرارة

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

{\displaystyle {\mu ={\mu _{0 {\frac {T_{0 +C {T+C \left({\frac {T {T_{0 \right)^{3/2

حيث:

${\displaystyle {\mu$

${\displaystyle T_{0$
${\displaystyle T$
${\displaystyle T_{0$
${\displaystyle C$ ثابت سترلاند للغاز المراد حساب لزوجته.

وتنطبق تلك المعادلة على الغازات عند درجة حرارة T بين 0 كلفن و555 كلفن عند ضغط أقل من 3.45 ميجا باسكال (مليون باسكال)، ويبلغ الخطأ الناشئ عن التقريب 10%.

معامل اللزوجة

هوالقوة 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 [1].

انظر أيضا

لزوجة الدم
مقياس اللزوجة
حالة سائلة
ميكانيكا الموائع
سائل
غاز
رقم كنودسن
حالة عدم الإنزلاق

مراجع

↑ Effect of Temperature on the Viscosity of the Fluid نسخة محفوظة 01 يناير 2012 على مسقط واي باك مشين.
^ data constants for sutherland's formula نسخة محفوظة 06 مارس 2018 على مسقط واي باك مشين.
^ Viscosity of liquids and gases نسخة محفوظة 03 أكتوبر 2017 على مسقط واي باك مشين.