F
faust
Ziyaretçi
Gazlar gibi sıvılarda akmaya karşı direnç gösterirler. Akışkanların bu direncine ‘viskosluk ’ denir ve genellikler η ile gösterilir. Viskozitenin tersi de akıcılıktır ve genelde φ ile gösterilir. Akıcılık ile viskozluk arasında ters bir orantı olup;
Φ=1/η
bağıntısıyla verilir. Viskozluğu yüksek olan maddenin de viskozluğu azdır. Bu yüzden su gliserine göre daha akışkandır ve viskozitesi gliserine göre daha düşüktür. Viskozluğun ve akıcılığın moleküler bağ ve yapısıyla yakın bir ilgisi vardır.
Bir boru içindeki akan sıvının akış hızı, o yürütücü kuvvet ile akımı engellemeye çalışan direncin büyüklüğüne bağlıdır. Akımın yürütücü kuvveti borunun içi arasındaki basınç farkından engelleyici kuvvet ise sıvı moleküllerinin birbirine ve aktıkları borunun çeperleri ile yaptıkları sürtünmelerden doğmaktadır.
İngiliz mühendis Osborbe Reynolds 1883 yılında akım hızına bağlı iki akım varlığını denel olarak göstermiştir. Buna göre düşük hızlarda moleküller tek boyutlu, büyük hızda ise üç boyutlu öteleme hareketi yapmaktadır. Düşük hızlardaki akışkanlar, boru da sanki sıvı moleküllerin düzlemler halinde hareket ettiğini ve farklı hızlarda birbirinin üzerinden kayıp geçmektedir. Bu tür akımlara ‘laminer akım veya viskoz akım’ denir. Bu durumun tam tersi haline ise akışın daha fazla olan durumlarına ise ‘türbülent akım’ denir. Akış hızı yükseltilerek belli bir hızda laminer akımdan türbülent akıma geçilir. Bu geçiş hızına ise ‘kritik hız’ denir. Viskozite yoğunluk ve akış borusunun iç çapına bağlı olan kritik hız, her sıvı için ve her boru için farklıdır. Akımın türünü, sıvının yoğunluk ve viskozluğu ile borunun çapından bağımsız olarak belirlemek üzere boyutsuz bir nicelik olan ve
Re_Duρ/η
Şeklinde tanımlanan ‘Reynolds sayısı’ kullanılır. Burada D borunun iç çapını, u akış hızını, ρ yoğunluğu ve η ise viskozluğu temsil etmektedir. Eğer Reynolds sayısı 2100 ise bu tür akışlara laminer, 4000 ise de bu tür akımlarda türbülent olarak kabul edilir. 2100-4000 arasında kararsız durum vardır, bu durumda da laminer akımdan türbülent akıma geçiş yapılır.
Ve son olarak viskozluk ölçümü. Bir kapiler içinde laminer akımla akan bir sıvının akma süresi ölçülerek viskozitesi hesapklanabilir. Kapiler viskozitemetrenin en önemlisi Ostwald viskozimetresidir. Ölçüm ise bir A deposuna doldurulan akışkan, kapiler borudan akıtılmaya başlandığında belli bir süre sonunda boru içinde normal bir hız dağılımı oluşur ve akışkan bir ortalama ı hızı ile akmaya başlar. Belli bir t süresince kapilerden akan akışkanın v hacmi bir dereceli kap yardımıyla ölçülür. Sıvının akışın yürütücü kuvveti ise yerçekimi etkisidir. Bu durumda Hagen-Poiseuille denklemi yazılacak olursa ve basınç düşmesi durumunda
P(1)-p(2)=32µUl/D^2+ρu^2
eşitliği yazılabilir.
İsmail Çelik
Kaynaklar:
[1]. Prof.Dr.Yüksek Sarıkaya – Fizikokimya (Gazi Kitabevi Yayınları-2011)
[2]. Prof.Dr.Yüksel Sarıkaya-Doç.Dr.Müşerref Önal - Akışkanlar Mekaniği (Gazi Kitabevi Yayınları)
Φ=1/η
bağıntısıyla verilir. Viskozluğu yüksek olan maddenin de viskozluğu azdır. Bu yüzden su gliserine göre daha akışkandır ve viskozitesi gliserine göre daha düşüktür. Viskozluğun ve akıcılığın moleküler bağ ve yapısıyla yakın bir ilgisi vardır.
Bir boru içindeki akan sıvının akış hızı, o yürütücü kuvvet ile akımı engellemeye çalışan direncin büyüklüğüne bağlıdır. Akımın yürütücü kuvveti borunun içi arasındaki basınç farkından engelleyici kuvvet ise sıvı moleküllerinin birbirine ve aktıkları borunun çeperleri ile yaptıkları sürtünmelerden doğmaktadır.
İngiliz mühendis Osborbe Reynolds 1883 yılında akım hızına bağlı iki akım varlığını denel olarak göstermiştir. Buna göre düşük hızlarda moleküller tek boyutlu, büyük hızda ise üç boyutlu öteleme hareketi yapmaktadır. Düşük hızlardaki akışkanlar, boru da sanki sıvı moleküllerin düzlemler halinde hareket ettiğini ve farklı hızlarda birbirinin üzerinden kayıp geçmektedir. Bu tür akımlara ‘laminer akım veya viskoz akım’ denir. Bu durumun tam tersi haline ise akışın daha fazla olan durumlarına ise ‘türbülent akım’ denir. Akış hızı yükseltilerek belli bir hızda laminer akımdan türbülent akıma geçilir. Bu geçiş hızına ise ‘kritik hız’ denir. Viskozite yoğunluk ve akış borusunun iç çapına bağlı olan kritik hız, her sıvı için ve her boru için farklıdır. Akımın türünü, sıvının yoğunluk ve viskozluğu ile borunun çapından bağımsız olarak belirlemek üzere boyutsuz bir nicelik olan ve
Re_Duρ/η
Şeklinde tanımlanan ‘Reynolds sayısı’ kullanılır. Burada D borunun iç çapını, u akış hızını, ρ yoğunluğu ve η ise viskozluğu temsil etmektedir. Eğer Reynolds sayısı 2100 ise bu tür akışlara laminer, 4000 ise de bu tür akımlarda türbülent olarak kabul edilir. 2100-4000 arasında kararsız durum vardır, bu durumda da laminer akımdan türbülent akıma geçiş yapılır.
Ve son olarak viskozluk ölçümü. Bir kapiler içinde laminer akımla akan bir sıvının akma süresi ölçülerek viskozitesi hesapklanabilir. Kapiler viskozitemetrenin en önemlisi Ostwald viskozimetresidir. Ölçüm ise bir A deposuna doldurulan akışkan, kapiler borudan akıtılmaya başlandığında belli bir süre sonunda boru içinde normal bir hız dağılımı oluşur ve akışkan bir ortalama ı hızı ile akmaya başlar. Belli bir t süresince kapilerden akan akışkanın v hacmi bir dereceli kap yardımıyla ölçülür. Sıvının akışın yürütücü kuvveti ise yerçekimi etkisidir. Bu durumda Hagen-Poiseuille denklemi yazılacak olursa ve basınç düşmesi durumunda
P(1)-p(2)=32µUl/D^2+ρu^2
eşitliği yazılabilir.
İsmail Çelik
Kaynaklar:
[1]. Prof.Dr.Yüksek Sarıkaya – Fizikokimya (Gazi Kitabevi Yayınları-2011)
[2]. Prof.Dr.Yüksel Sarıkaya-Doç.Dr.Müşerref Önal - Akışkanlar Mekaniği (Gazi Kitabevi Yayınları)
