ما هي اللزوجة؟

تُعرّف اللزوجة (بالإنجليزية: Viscosity) بأنها المقاومة الداخلية لتدفق السائل، وهي مقياس لمدى مقاومة السائل للضغط الحاصل عليه لتغيير شكله أو تحريكه وفق تأثيراتٍ خارجية، كما أنها تُعدّ مقياسًا لاحتكاك السوائل، وعند المقارنة بين لزوجة الماء والزيت مثلًا، يلاحظ أن لزوجة الماء منخفضة نسبيًا حيث إنه ذو سمكٍ قليل (رقيق)، بينما يمتلك الزيت لزوجةً عالية وذلك بسبب سماكته، مما يؤكد أن اللزوجة تعبر عن سمك السائل أيضًا،[١] وتُعرف هذه اللزوجة أيضا باسم اللزوجة الديناميكية (Dynamic Viscosity) أو اللزوجة المطلقة (Absolute Viscosity).[٢]


يوجد نوع ثاني من اللزوجة هو اللزوجة الحركية (بالإنجليزية: Kinematic viscosity) وتُعرّف بأنها النسبة بين اللزوجة الديناميكية وكثافة السائل،[٣] وتُعرّف بأنها نسبة قوة اللزوجة (بالإنجليزية: Viscous Force) إلى القوة الداخلية (قوة القصور الذاتي) (بالإنجليزية: Inertial Force) أو كثافة السوائل.[٢]


ما هي وحدة قياس اللزوجة؟

وفقًا لنظام الوحدات الدولي (SI Units) فإن اللزوجة تقاس بوحدة باسكال × الثانية (Pa.s) وتسمى أيضا وحدة بوازوي (Poiseuille)، ولكن الوحدة الأكثر استخدامًا لقياس اللزوجة هي وحدة (نيوتن. ثانية/ م2)، وتسمى وحدة بواز (Poise)، حيث إن 1Pa s = 10 Poise، وبصيغة أخرى 0.001Pa s = centiPoise وتكتب أحيانا mPa.s، أما اللزوجة الحركية فتقاس بوحدة (م2/ ثانية)، ويُعبر عن معادلة إيجاد اللزوجة الحركية بالصيغة الآتية:[٤][٣]


اللزوجة الحركية= اللزوجة الديناميكية (المطلقة) / كثافة السائل

ν = μ / ρ


حيث إن:

ν = اللزوجة الحركية

μ = اللزوجة المطلقة أو الديناميكية

ρ= كثافة السائل


السؤال:

جد كثافة سائل لزوجته المطلقة تساوي 0.98 نيوتن.ثانية/ م2، ولزوجته الحركية تساوي 3 م2/ ث.[٤]


الحل:

المعطيات:

اللزوجة المطلقة (μ) = 0.98 نيوتن.ثانية / م2

اللزوجة الحركية (ν) = 3 م2/ ث

بتطبيق القانون ν = μ / ρ

نجد أن الكثافة = اللزوجة الحركية / اللزوجة الديناميكية

ρ = ν / μ

ρ = 3 / (0.98)

(ρ) = 3.0612 كجم / م3

ولذلك فإن كثافة المائع هي 3.0612 كجم / م3.



كم تبلغ لزوجة الماء؟

تعتمد المختبرات الكيميائية في قياس اللزوجة المطلقة (الديناميكية) للماء عند 20 درجة مئوية كمعيار أساسي عالمي، حيث تساوي لزوجة الماء عند هذه الدرجة 0.010019 بواز،[٥] وتتناسب لزوجة الماء عكسيًا مع درجة الحرارة، فمن خلال قياس اللزوجة عند درجات حرارة مختلفة يلاحظ أن لزوجة الماء تزداد مع انخفاض درجة الحرارة، والعكس صحيح أيضًا، أي أن لزوجة الماء تقل كلما زادت درجة الحرارة، وهذا ما يتضح من خلال الجدول الآتي، والذي يبين درجات الحرارة التي تم قياس اللزوجة الديناميكية للماء عندها، وتم حساب اللزوجة الحركية أيضًا بقسمة اللزوجة الديناميكية على كثافة الماء عند درجات الحرارة المذكورة:[٣][٦]


درجة الحرارة (درجة مئوية °C)
اللزوجة الديناميكية
(mPa.s)
كثافة الماء
(g/cm3)
اللزوجة الحركية
(cgs)
5
1.5182
1
1.5182
10
1.3059
0.9997
1.3063
15
1.1375
0.9991
1.1386
20
1.0016
0.9982
1.0034
25
0.8900
0.9970
0.8926
30
0.7972
0.9956
0.8007
35
0.7191
0.9940
0.7234
40
0.6527
0.9922
0.6579
45
0.5958
0.9902
0.6017
50
0.5465
0.9880
0.5531




معلومة: قيم لزوجة كل من العصائر والعسل تكون دائمًا أعلى من قيمة لزوجة الماء عند درجات الحرارة المختلفة، ولهذا فإن قابلية العسل والعصائر المختلفة للجريان تكون أقل من قابلية الماء للجريان دائمًا.[٦]




المراجع

  1. ↑ "Viscosity", Science Daily, Retrieved 12/10/2021. Edited.
  2. ^ أ ب A.J. Martyr, M.A. Plint, "Dynamic Viscosity", Science Direct, Retrieved 16/11/2021. Edited.
  3. ^ أ ب ت "Viscosity of Liquids and Gases & Viscosity of Water", Georgia State University, Retrieved 12/10/2021. Edited.
  4. ^ أ ب "Kinematic viscosity Formula", BYJU'S, Retrieved 12/10/2021. Edited.
  5. ↑ "Absolute Viscosity of Water at 20° C", National Institute of Standards and Technology, Retrieved 12/10/2021. Edited.
  6. ^ أ ب "Viscosity of Water", BYJU'S, Retrieved 12/10/2021. Edited.