SIVILARDA VİSKOZİTE ÖLÇÜMÜ


Tarafından | 30 Mart 2017

Günlük yaşantımızda kullandığımız sıvı deterjanlar, motor yağları bal, sıvı yağlar, ketçap, meyve suları gibi sıvıların diğer sıvılardan daha yavaş aktığını gözlemlemek mümkündür.

Viskozitesi Yüksek Bir Madde; BAL

Viskozite; fiziksel olarak homojen yapıya sahip sıvı hâldeki maddelerin akışkanlığa karşı gösterdikleri direnç olarak tanımlanabilir. Diğer bir deyişle viskozite uygulanan bir kuvvet karşısında maddenin akmaya karşı gösterdiği direncin derecesidir.

Akışkanların akmaya karşı gösterdikleri dirence viskozite denir. Aynı koşullarda, viskozitesi küçük olan sıvılar, viskozitesi büyük olan sıvılara göre daha hızlı akar.

Viskozitenin tersine akıcılık denir. Viskozite η, akıcılık ise Ø gösterilir. Aralarında eşitliği yazılabilir.

Sıvıların viskozitesi sıvıların bileşimine bağlıdır. Yoğunluk ve ağır bileşen miktarı arttıkça viskozite de artar. Sıcaklık ve gaz miktarı arttıkça viskozite düşer.

SI birim sisteminde viskozitenin birimi pascal.saniyedir (Pa.sn.). Pa.sn. (pascal.saniye) birimi; kg.m-1 s -1 yani (kütle)-1 .(zaman)-1 veya N.s.m-2 ile eş değerdir. CGS birim sistemindeki viskozite birimi poise (g cm-1 s -1 )dir. 1 poise (puvaz)=0,1 Pa.sn. veya 1cP (santipuvaz)=1 m Pas (mili Pa.sn.)tır. Bir sıvı 1 cm2 kesitindeki bir tüp içerisinde 1 dyn basınç altında 1 saniyede 1 cm ilerleyebiliyorsa viskozitesi 1 poise‟dir. Poise‟nin yüzde birine santipoise denir.

Viskoziteye Etki Eden Faktörler

Sıvıların viskozluğu molekül yapıları ve moleküller arası etkileşmelerle yakından ilgilidir. Herhangi bir boru içinde akan bir sıvının akış hızı akımı sağlayan yürütücü kuvvet ile akımı engellemeye çalışan direncin büyüklüğüne bağlıdır. Viskoziteyi sıvının sıcaklığı ve basınç etkiler.

  • Sıcaklık: Çoğu sıvıların viskozitesi, artan sıcaklıkla azalır. Boşluk (hole) teorisine göre bir sıvı içerisinde boşluklar bulunmaktadır ve moleküller sürekli boşluklara doğru hareket ederler. Bu olay akışa izin verir fakat bir molekülün bir boşluğa taşınması bir aktivasyon enerjisine ihtiyaç duyduğundan enerji gerektirir. Yüksek sıcaklıklarda aktivasyon enerjisi daha kolay temin edileceğinden sıcaklık yükseldikçe sıvı daha kolay akar.
  • Basınç: Diğer yandan artan basınçla bir sıvının viskozitesi artar çünkü basıncın artırılması sıvı içerisindeki boşluk sayısını azaltır ve bunun sonucu moleküllerin hareketi zorlaşır.

Stokes Yasası Tanımı

Stokes yasası uyarınca viskozluk tayini

Bir metal bilyenin sıvı içinde limit düşme hızı ölçülerek de viskozluk bulunabilir. Sıvı içinde düşmekte olan bir metal küre yer çekimi kuvveti ile buna ters yönde olan stokes sürtünme kuvvetinin etkisi altındadır. Bu iki kuvvet eşitliğinde küre limit hıza erişir ve sıvı içinde düzgün doğrusal bir hareketle aşağıya düşer.

Şekilde görülen belli bir limit hıza ulaşma aralığı geçildikten sonra kürenin a ve b arasındaki z yüksekliğinden limit hızla düşme süresi olan t ölçülür.

Kapiler Akma Yöntemi

Hacmi V olan bir akışkan iç yarıçapı r ve uzunluğu l olan bir kılcal borudan t süresinde aktığında, akımın hacimsel hızı Hagen- Poiseuille tarafından denklemi ile verilmiştir.

Birim zamanda akan sıvının hacmi, yani hacimsel hız borunun yarıçapının dördüncü kuvveti ve borunun iki ucu arasındaki ∆p basınç farkı ile doğru orantılıdır. Dinamik viskozite ve boru uzunluğu ile ters orantılıdır. Kılcal boru yere dik tutulduğunda iki ucu arasındaki basınç farkı, yüksekliği h ve yoğunluğu ρ olan sıvının basıncına eşittir. Viskozite çekilirse viskozimetre için bütün sabitler k sabiti içinde toplanır ve aynı viskozimetre kullanıldığında iki ayrı sıvı için ayrı ayrı yazılıp oranlanırsa  eşitliği elde edilir.

Burada η2‟ ikinci sıvının birinci sıvıya göre bağıl viskozitesini göstermektedir. Çoğu kez birinci sıvı su alındığında bütün sıvıların suya göre bağıl viskoziteleri verilmektedir.

  • Ostwald Viskozimetresi : Viskozite ölçümü için birbirinden farklı birkaç yöntem vardır. Viskozite ölçmek için kullanılan araçlara viskozimetre, viskozite ölçme işlemine ise viskozimetri denir. Kılcal viskozimetre, düşen küre viskozimetresi, dönme viskozimetresi ve Engler viskozimetresi çok kullanılan viskozite ölçen araçlardan bir kaçıdır. Burada yalnızca Ostwald viskozimetresi adı verilen kılcal viskozimetre ile ölçmeyi göreceğiz. Bir Ostwald viskozimetresi aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi bir kolu kılcal olan U şeklinde borudur. Hacmi a ve b çizgileri arasında kalan v değerine eşit olan bir sıvının kılcal borudan akma süresi ölçülerek viskozite tayini yapılır.

Şekildeki v akan sıvının hacmini, t akma süresini, r kılcalın yarıçapını, h akmanın başladığı andaki hidrostatik yüksekliği, l işaretli iki çizgi arasında kalan kılcalın uzunluğunu, ρ sıvının yoğunluğunu, η ise viskozluğunu göstermektedir.

Böyle bir viskozimetre için k bir sabit olmak üzere;

Fakat bu kadar fazla sayıda büyüklüğün tam doğru olarak ölçülmesi imkânsızdır. Bunun için sıvıların suya göre bağıl viskoziteleri ölçülerek yapılan hatalar azaltılır.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir