Viskozita

Simulace dvou látek s rozdílnou viskozitou. Horní kapalina má nižší viskozitu, dolní kapalina má vyšší viskozitu

Viskozita (také vazkost) je fyzikální veličina udávající poměr mezi tečným napětím a změnou rychlosti v závislosti na vzdálenosti mezi sousedními vrstvami při proudění skutečné kapaliny. U pevných látek se viskozita projevuje různou deformační odezvou v závislosti na délce trvání působení zatížení (při dlouhodobém zatížení materiál „teče“) – pro viskózní materiály (beton, asfaltový beton) neplatí jednoduchý Hookův zákon a vyskytuje se u nich tzv. dotvarování.

Viskozita je veličina charakterizující vnitřní tření a závisí především na přitažlivých silách mezi částicemi. Kapaliny s větší přitažlivou silou mají větší viskozitu, větší viskozita znamená větší brzdění pohybu kapaliny nebo těles v kapalině.

Pro ideální kapalinu má viskozita nulovou hodnotu (taková kapalina se zařazuje jako další skupenství – tzv. supratekutina). Kapaliny s nenulovou viskozitou se označují jako viskózní (vazké).

Značení

  • Symbol dynamické viskozity: η
Jednotka SI: newton sekunda na metr čtvereční, značka jednotky: N.s·m−2, ekvivalentně též Pascal sekunda, značka Pa·s.
V soustavě CGS je jednotkou dynamické viskozity poise značka P. Běžněji se používá centipoise cP.
1 cP = 10−2 P = 10−3 Pa⋅s = 1 mPa⋅s
  • Symbol kinematické viskozity: ν
Jednotka SI: metr čtvereční za sekundu, značka jednotky: m2·s−1 (praktičtější je mm2·s−1, příp. cm2·s−1).
V soustavě CGS byl jednotkou viskozity stokes (zkratka St, podle fyzika George Gabriel Stokese).
1 St = 1 cm2·s−1 = 10−4 m2·s−1
1 cSt = 1 mm2·s−1 = 10−6m2·s−1

Výpočet

Související informace naleznete také v článku Newtonův zákon viskozity.

Tečné napětí vnitřního tření je v nejjednodušším případě podle Newtonova zákona přímo úměrné gradientu rychlosti,

,

kde označuje gradient rychlosti ve směru kolmém na rychlost, je tečné napětí a se nazývá dynamická viskozita (vazkost).

Převrácená hodnota dynamické viskozity se nazývá tekutost

Podíl dynamické viskozity a hustoty kapaliny se nazývá kinematická viskozita (nebo součinitel kinematické viskozity).

Uvedený vztah platí pro velkou většinu kapalin (i plynů). Takové tekutiny se nazývají newtonské tekutiny (newtonovské). Dynamická viskozita u nich nezávisí na gradientu rychlosti. Existují však také anomální tekutiny, u nichž je viskozita na gradientu rychlosti závislá. Takové kapaliny se nazývají nenewtonské.

Viskozita plynů

U plynů lze viskozitu považovat za nezávislou na tlaku plynu (s výjimkou velmi nízkých a velmi vysokých tlaků). Viskozita plynů stoupá s rostoucí teplotou, čímž se odlišuje od viskozity kapalin, u nichž viskozita s rostoucí teplotou klesá.

Pro popis závislosti dynamické viskozity plynů na teplotě lze použít Sutherlandův vzorec

,

kde je absolutní teplota a jsou látkové konstanty.

Vlastnosti

Viskozita klesá s rostoucí teplotou a roste s rostoucím tlakem. Vliv tlaku je však obvykle zanedbatelný.

Přehled hodnot dynamických viskozit pro různé kapaliny (při 20 °C)

LátkaViskozita η [Pa.s]
voda0,00102
benzín0,00053
ethanol0,0012
glycerol1,48

Kinematická viskozita kapalin při 18 °C

LátkaKinematická viskozita υ (m2/s)
voda1,06×10−6
benzen7,65×10−6
benzín7,65×10−7
glycerín1,314×10−3
chloroform3,89×10−6
nitrobenzen1,72×10−5
topný olej5,2×10−5
motorový olej9,4×10−5
rtuť1,16×10−7
petrolej2,06×10−6

Obecně je minimální viskozita rovna zhruba 10−7 m2/s.[1]

Závislost hodnot kinematické viskozity vody na teplotě

Teplota °C υ (m2/s)Teplota °C υ (m2/s)
01,79×10−6300,801×10−6
51,525×10−6400,66×10−6
101,317×10−6500,52×10−6
121,246×10−6600,48×10−6
151,151×10−6700,42×10−6
181,067×10−6800,37×10−6
201,016×10−61000,29×10−6

Závislost kinematické viskozity vody na teplotě lze vyjádřit vztahem:

[zdroj?]

kde je teplota vody ve °C

Reference

  1. TRACHENKO, K.; BRAZHKIN, V. V. Minimal quantum viscosity from fundamental physical constants. S. eaba3747. Science Advances [online]. 2020-04-24. Roč. 6, čís. 17, s. eaba3747. Dostupné online. DOI 10.1126/sciadv.aba3747. (anglicky) 

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

09. Вискозност на течности.ogv
Autor: Andrejdam, Licence: CC BY-SA 4.0
Experiment demonstrating viscosity of a fluid i.e. internal friction. There is glycerin flowing in the pipe. The lower part of the glycerin is colored in order to make the effect visible. Along the axis the glycerin flows with greatest speed, since the internal friction is lowest. Farther from the axis the internal friction increases, which lowers the speed. It can be seen by the curved boundary surface between the colored and transparent glycerin. Performed and explained by Prof. Oliver Zajkov at the Physics Institute at the Ss. Cyril and Methodius University of Skopje, Macedonia.
Viscosity.gif
Autor: User:Anynobody, Licence: CC BY-SA 3.0
Viscosity demonstration, the bottom substance has higher viscosity than the clear liquid above.