بحث عن لزوجة الموائع وتطبيقاتها

تعريف اللزوجة

تصف اللزوجة بكل بساطة مقاومة السائل للتدفق، أو مقاومة السائل للتحرك خلاله، إذ يمكننا القول إنّ العسل أثخن من الماء؛ أي أنه أكثر لزوجة منه،^[١] ويُقال عادة عن السائل اللزج بأنه سميك أو ثخين، أما السائل منخفض اللزوجة فيُقال عنه إنه رقيق، وتنتج اللزوجة عادة بسبب وجود الاحتكاك بين جزيئات السائل، بطريقة مماثلة لوجود قوة الاحتكاك بين الأجسام الصلبة المتحركة بالنسبة لبعضها، وتحدد اللزوجة عادة مقدار القوة المطلوبة لجعل السائل يتحرك،^[٢] أما بالنسبة للمفهوم المعاكس للزوجة فهو السيولة (بالإنجليزية: Fluidity) التي تعتبر مقياساً لسهولة التدفق.^[٣]

لتوضيح مفهوم اللزوجة بشكل أفضل يمكنك تخيل محاولة سكب كوب مليء بالماء، وآخر مليء بالعسل، لتلاحظ أن العسل يتدفق ببطء شديد من الكوب مقارنة بالماء؛ وذلك لأن لزوجة العسل كبيرة مقارنة بلزوجة السوائل الأخرى؛ فالسائل ذو اللزوجة الكبيرة يقاوم الحركة لأن تركيبته الجزيئية تكسبه الكثير من الاحتكاك في داخله، أما بالنسبة للسائل قليل اللزوجة فهو يتدفق بسهولة بسبب وجود كمية قليلة من الاحتكاك داخله أثناء حركته.^[٤]

العلاقة بين اللزوجة ودرجة الحرارة

تقل لزوجة السوائل مع زيادة درجة الحرارة، بينما وفي المقابل تزداد لزوجة الغازات مع ازدياد درجة الحرارة،^[١] فعلى سبيل المثال تبلغ لزوجة الماء عند درجة حرارة 27 درجة مئوية (81 درجة فهرنهايت) نحو 0.85×10^-3 باسكال.ثانية، أما عند درجة 77 درجة مئوية (171 درجة فهرنهايت) فهي تبلغ 0.36×10^-3 باسكال.ثانية، أما بالنسبة للهواء فهي تبلغ عند نفس درجات الحرارة 1.85×10−5، 2.08 × 10−5 باسكال.ثانية على التوالي.^[٣]

قيم اللزوجة لبعض السوائل

من الأمثلة على قيم اللزوجة لبعض المواد من حولنا ما يلي:^[٥]

تطبيقات على اللزوجة

من التطبيقات على اللزوجة من حياتنا اليومية ما يلي:^[٢]

• تشحيم المركبات: تؤثر لزوجة زيت محرك السيارة على الاحتكاك الذي يؤثّر بدوره على الحرارة، كما تؤثر على معدل استهلاك الزيت وسهولة تشغيل السيارة في الأجواء الحارة أو الباردة؛ إذ تتمتع بعض الزيوت بلزوجة أكثر ثباتاً، بينما يتفاعل البعض الآخر مع الحرارة أو البرودة؛ فإذا كانت لزوجة الزيت منخفضة، فقد يصبح أكثر رقة مع ارتفاع درجة حرارته، مما قد يسبب مشاكل أثناء تشغيل السيارة في أيام الصيف الحارة.
• الصناعة: تتطلب معدات التصنيع وضع التشحيم المناسب لتعمل بسلاسة؛ إذ يمكن لزيوت التشحيم شديدة اللزوجة أن تتكدس وتسبب الانغلاق للأنابيب، كما أن زيوت التشحيم قليلة اللزوجة قد توفر حماية قليلة للأجزاء المتحركة.
• الطب: تعتبر لزوجة الدم من الأمور المهمة جداً من الناحية الطبية، إذ يمكن للدم اللزج للغاية أن يسبب تشكّل الجلطات الداخلية الدموية الخطيرة، وفي المقابل فإنّ الدم قليل اللزوجة بشكل كبير لن يتخثر بسهولة، مما قد يؤدي إلى فقدان الدم بشكل خطير أثناء حدوث النزيف.