اللزوجة Viscosity
- اللزوجة η هي مقاومة السائل للانسياب.
- اللزوجة خاصية عامة لجميع السوائل.
- وجود اللزوجة سببه وجود قوى تجاذب بين جزيئات السائل.
- تعتمد سرعة الجزيئات وتدفق السوائل على درجة لزوجة السائل ، فكلما زادت اللزوجة قلت سرعة الانسياب . فمثلاً الجلسرين أكثر لزوجة من الماء ، ولذلك فإن الماء أكثر انسياباً من الجلسرين . كذلك زيوت المحركات انسيابها بطيئاً مقارنة بالماء ، ولذلك فهي أكثر لزوجة من الماء.
العوامل المؤثرة في اللزوجة
(1) درجة الحرارة
- تقل اللزوجة بارتفاع درجة الحرارة لأن زيادة درجة الحرارة يزيد من حـركـة الجزيئات فتقل نسبياً قوى التجاذب بين الجزيئات فإذا قل التجاذب قلت اللزوجة.
- لذلك ينصح سائقو السيارات باستخدام زيوت عالية اللزوجة في الصيف وقليلة اللزوجة في الشتاء.
- قد وجد أن لزوجـة السائل تقل بمقدار (% 2 - 1) لكل ارتفاع في درجة الحرارة مقداره (°1C)
(2) الوزن الجزيئي
تزداد اللزوجة بازدياد حجم الجزيء (الوزن الجزيئي) في المركبات المتجانسة (من نوع واحد) فمثلاً في الهيدروكربونات لزوجة المركب C8H18 اكبر من C7H16 .
(3) قوى التجاذب
- قوى الجذب بين الجزيئات تعتبر مقياس مبدئي للزوجة السوائل ، فكلما زاد التجاذب بين الجزيئات تزداد صعوبة حركة الجزيئات وبالتالي تزداد لزوجة السائل .
- فمثلاً السوائل ذات الجزيئات القطبية تكون أعلى لزوجة.
(4) وجود مواد ذائبة
- المواد المذابة في السائل تؤثر في اللزوجـة، فـمـثـلاً وجـود السكر في الماء يزيد من لزوجة الماء ، أما وجود الأملاح الأيونية في الماء فإنها تقلل من لزوجة الماء.
- وجود مواد عالقة في السائل يزيد من لـزوجـتـه ، فـمـثـلاً الدم أعلى لزوجـة من الماء بسبب وجود البروتينات والصفائح الدموية العالقة فيه.
(5) الضغط
بزيادة الضغط على السائل تزداد قوى التجاذب بين جزيئات السائل ، وبالتالي تزداد اللزوجة بعض الشيء.
(6) شكل الجزيء وتركيبه
يلعب شكل جزيئات السائل وتركيبها دوراً كبيراً في مقدار لزوجتها ، فالسوائل ذات الجزيئات الكبيرة وغير المنتظمة الشكل تكون أكثر لزوجة من الجزيئات الصغيرة المتماثلة في الشكل.
كيفية قياس اللزوجة
- يمكن قياس اللزوجـة بالقوة اللازمة للتغلب على هذا الاحتكاك ، وذلك لأن اللزوجة تنشأ من قوى الاحتكاك بين جزيئات السائل.
- ومن الطرق المعتمدة لقياس لزوجة أي سائل قياس الزمن اللازم لسقوط كرة معدنية خلال عمق معين من السائل فكلما زاد الوقت اللازم لوصول الكرة إلى العمق زادت لزوجة السائل.
- استطاع العالم الفرنسي بوازيه ( Poisellieh ) إلى التوصل لقانون لقياس اللزوجة كما يلي:
اللزوجة واللزوجة النسبية
- درجة اللزوجة هي القوة بوحدة الداين اللازمة لتحريك الوجه المنزلق من السائل بسرعة قدرها : lcm / sec .
- ووحدة اللزوجة هي البواز ( g/sec.cm : (Poise أو g.sec-1.cm-1
قياس اللزوجة النسبية
نظراً لصعوبة استخدام طريقة بوازيه ولذلك تقاس اللزوجة عادة باللزوجة النسبية وذلك بقياس زمن سريان حجم معين من سائلين مختلفين خـلال انـبـوبة شعرية، ثم نقارن زمن سريانها.
- ويمكن إيجاده عملياً باستخدام جهاز فسكومیتر استوالد Ostwald Viscometer
- إذا كان η1 , η2 همـا مـعـامـلي لزوجـة سائلين مختلفين عند t1 , t2 بفرض أن الـحـجـمين متساويين . فمن معادلة بوازيه:
وبقسمة η1 على η2 :
وحيث أن الضغط (P) يتناسب مع الكثافة (d):
كيفية استخدام جهاز فسكوميتر لقياس اللزوجة
- يوضع كمية مناسبة من السائل المراد إيجاد لزوجته في الانتفاخ (د) ثم يسحب إلى الانتفاخ ( ج) ثم بعد ذلك نحسب الزمن (t1) الذي يستغرقه السائل الذي يسري فيه السائل من العلامة (أ) إلى العلامة ( ب).
- يغسل الجهاز ثم تعاد التجربة مع سائل أخر ونحسب الزمن ( t2 ) ، وبمقارنة t1 مع t2 يمكن حساب معامل اللزوجة.
مثال محلول: باستخدام جهاز استوالد لقياس لزوجة سائل كثافته تساوي 0.867g/cm3 عند 25C° وجد أن الزمن اللازم لانسياب السائل خلال الانبوبة الشعرية هو 46.2sec ، وأن الزمن اللازم لانسياب نفس الحجم من الماء الذي لزوجته 0.895Poise هو 59.2Sec عند 25C° احسب لزوجـة السائل المطلقة بوحـدة البـواز (Poise) عند نفس الدرجـة ، ثم احسب اللزوجة النسبية للسائل؟
الحل:
