بحث عن العوامل المؤثرة في لزوجة السوائل

العوامل المؤثرة على لزوجة السوائل

تعبّر لزوجة السائل (بالإنجليزية: Viscosity) عن مدى مقاومته للتدفق عبر الأنابيب وهي تعتبر مقياساً لمقدار سمك السائل، كما تختلف باختلاف المادة؛ إذ يعتبر الماء ذو لزوجة منخفضة عند مقارنته بمواد أخرى كالشامبو مثلاً الذي يعتبر ذا لزوجة مرتفعة، وعادة يتدفق السائل ذو اللزوجة المنخفضة بسرعة أكبر مقارنة بالسائل ذي اللزوجة المرتفعة.^[١]

يمكن اعتبار اللزوجة بمثابة قوة الاحتكاك التي تنشأ بين الأجزاء أو الطبقات المختلفة من السائل، التي تتحرك بسرعات مختلفة فيما بينها داخل الأنبوب أو عند التدفق، وبما أن اللزوجة تعتمد على سهولة حركة جزيئات السائل بالنسبة لبعضها فإنها تعتمد بشكل رئيسين على عاملين اثنين هما:^[١][٢]

• قوة التجاذب بين الجزيئات والتي تعتمد على عدة أمور مثل تركيب السائل، وحجم الجزيئات، وشكلها.
• الطاقة الحركية للجزيئات والتي تعتمد بشكل رئيسي على درجة الحرارة.

وبشكل عام يمكن تلخيص العوامل التي تعتمد عليها اللزوجة والتي تؤثر على قوى التجاذب بين الجزيئات أو الطاقة الحركية لها في النقاط الآتية:^[١][٢]

درجة الحرارة

تعتمد اللزوجة على درجة الحرارة، فمثلاً يعتبر زيت المحرك أقل لزوجة عند درجات الحرارة المرتفعة، بينما يكون أكثر لزوجة عند انخفاض درجات الحرارة في فصل الشتاء، وبشكل عام يمكن القول إن اللزوجة تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة، فكلما ارتفعت الحرارة قلت اللزوجة، وعكس ذلك صحيح أيضاً؛^[١] فكلما زادت درجة الحرارة قلت قوة التجاذب بين الجزيئات في السائل بسبب ازدياد طاقتها الحركية التي تتغلب على قوى التجاذب بين الجزيئات، مما يؤدي بالتالي إلى تقليل لزوجة السائل.^[٣]

الضغط

تزداد اللزوجة مع ازدياد الضغط، ولكن ولأن السوائل تعتبر من المواد التي يصعب ضغطها فإن هذه العلاقة تظهر عادة عند تعرض السوائل لضغط شديد يؤدي إلى تقريب الجزئيات فيها من بعضها البعض.^[٤]

التكوين الكيميائي

تعتمد لزوجة السوائل بشكل عام على حجم وشكل والطبيعة الكيميائية لجزيئاتها؛ إذ تعتبر السوائل ذات الجزيئات الأكبر حجماً أكثر لزوجة من السوائل ذات الجزيئات الأصغر، كما أن لزوجة السوائل ذات الجزيئات الطولية تعتبر أكبر مقارنة بالسوائل ذات الجزيئات الكروية، كما أن وجود كميات كبيرة من المواد الصلبة الذائبة في السائل تؤدي إلى زيادة لزوجته،^[٥]كما تعتمد اللزوجة على طبيعة الروابط بين الجزيئات في السائل.^[٢]

العلاقة بين اللزوجة والكثافة

لا توجد علاقة مباشرة تربط بين اللزوجة والكثافة اللتين تعتبران خاصيتين من خصائص الموائع المختلفة، إلا أن ما يربط بينهما هو أن اللزوجة تتأثر بدرجة الحرارة، وكذلك الحال بالنسبة للكثافة، فمثلاً عند ارتفاع درجة الحرارة فإن الجسيمات الموجودة في السائل ستبدأ في التحرك مبتعدة عن بعضها، مما يؤدي بالتالي إلى انخفاض كثافة السائل، وانخفاض لزوجته أيضاً؛ أي يصبح السائل أقل لزوجة، وبشكل عام يمكن القول إن زيادة درجة الحرارة تؤدي إلى انخفاض كثافة السائل، وبالتالي يصبح هذا السائل أقل لزوجة.^[٦]