|
== Newton elmélete ==
Általában egyEgy gáz vagy folyadék [[lamináris áramlás]]a folyamánsorán a közeg egyes rétegei különböző sebességgel áramlanak. A különböző sebességű rétegek elcsúsznak, súrlódnak egymáson, melynek következtében nyíróerő lép fel. Ennek az erőnek semmi köze a szilárd testek elmozdításakor ébredő [[súrlódás]]hoz, mert a felületre merőleges erőnek (jelen esetben a gáz-, vagy a folyadékrétegeknek egymásra gyakorolt nyomásából származó erőnek) nincs hatása a nyíróerőre. Ezen kívül a szilárd testek súrlódásával ellentétben nyugvó gáz, vagy folyadék rétegei között nem lép fel nyíróerő.
[[Fájl:Viszkozitás.jpg|400px|balra]]
A viszkozitás értelmezését elsőként [[Isaac Newton|Newton]] adta meg, aki feltételezte, hogy a rétegek párhuzamos és egyenletes áramlása esetén az elmozdulás irányával ellentétes irányú súrlódóbelső súrlódási erő (''F'') egyenesen arányos a súrlódó felületek nagyságával (''A'') és a sebességgradienssel (d''u''/d''y''). Az arányossági tényező az adott gáz vagy folyadék anyagi minőségére jellemző állandó a dinamikai viszkozitás (''η''):
:<math>F = \eta A \frac{\mathrm du}{\mathrm dy}</math>
: <math>\dot\gamma = \frac{\mathrm du}{\mathrm dy}</math>, a sebességgradiens, más elnevezéssel nyírási sebesség.
Más megfogalmazásban a viszkozitási Newton-féle viszkozitási törvény kimondja, hogy az egyes rétegek közötti csúsztató feszültség egyenesen arányos a [[sebesség]][[gradiens]]sel.
Több [[folyadék]], mint például a [[víz]], és a legtöbb [[gáz]] kielégíti Newton feltételét, ezeket [[newtoni folyadék]]oknak nevezik. A nem-newtoni folyadékoknál összetettebb összefüggés áll fenn a csúsztató feszültség és a sebességgradiens között.
=== A folyadékok viszkozitásának a mérése ===
A dinamikai, illetve a kinematikai viszkozitás mérése viszkoziméterekkel relatív módon történik. A készüléket akár gyárilag, akár a mérés során, ismert viszkozitású folyadékkal kalibrálni kell.
A viszkozitást különböző elméleti alapon működő viszkoziméterekkel mérik. Sem a dinamikai, sem a kinematikai viszkozitást közvetlenül mérni nem lehet, hanem a készülékeket kalibrálni kell ismert viszkozitású folyadékkal.
AzA működési elv alapján az alábbi típusú viszkozimétereket különböztetjük meg a működési elv alapján:
==== Kapilláris viszkoziméter ====
Működési alapelve aA [[Hagen-Poisseuille-törvény]], amely a [[kapilláris]]bankörkeresztmetszetű csőben történő folyadékáramlás körülményeit írja le. HaA törvénybőlviszkoziméter kifejezzük[[kapilláris]]ában létrejövő folyadék áramlásra felírva, és a dinamikai viszkozitást kifejezve, az alábbi összefüggést kapjuk:
[[Fájl:Ostwaldviskosimeter.png|bélyegkép|jobbra|250px|Ostwald-féle viszkoziméter]]
[http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Ostwaldviskosimeter.png]
''ρ'' a folyadék [[sűrűség]]e, kg/m<sup>3</sup>
''ρgh'' a [[hidrosztatikai nyomás]]különbség, amelynekaminek hatására a folyadék átkényszerül a [[kapilláris]]onban létrejön a folyadékáramlás, Pa
''t'' az átfolyási idő, s
[[Fájl:Hopplerviszkozimeter.gif|bélyegkép|jobbra|200px|Höppler-féle viszkoziméter]]
Működési alapelve a [[Stokes-törvény]]. Mint például aA mellékelt ábrán látható Höppler-féle viszkoziméter eseténműködése a vízfürdőben[[Stokes-törvény]]en termosztáltalapul. A vizsgálandó folyadékkal töltött, kissé ferdén elhelyezkedő, aüvegcső vizsgálandóvízfürdővel folyadékkaltermosztálható. töltöttA üvegcsőbenfolyadékban egymozgó golyó''R'' szabadonsugarú esik,golyó éssebességének mérik a golyó esési(''v'') idejétmeghatározása a cső két jele között. A golyó lefelé irányuló mozgását kiváltó nehézségiközötti erőtávolság (''FL''<sub>g</sub>) ésmegtételéhez [[felhajtóerőszükséges (hidrosztatika)|felhajtóerő]] különbségévelidő (''Ft''<sub>le</sub>) mérésével történik.
A lefelé mozgó golyóra három erő hat. A lefelé irányuló nehézségi erő (''F''<sub>g</sub>), a felfelé mutató [[felhajtóerő (hidrosztatika)|felhajtóerő]] (''F''<sub>fel</sub>), és a mozgást akadályozó, tehát szintén felfelé mutató, a folyadék dinamikai viszkozitásával (''η'') arányos (''F''<sub>s</sub>) súrlódási erő. Mivel a golyó állandó sebességgel egyenletesen mozog, a ható erők eredője zérus. A nehézségi erő és a felhajtó erő különbsége:
:<math>F_\mathrm {le} = V\Delta\rho g =\frac{4R^3\pi\Delta\rho}{3} g</math>
ahol <math>\Delta\rho</math> a golyó és folyadék sűrűségének a különbsége.
szemben fellép a folyadék dinamikai viszkozitásával (''η'') arányos (''F''<sub>s</sub>) súrlódó erő.
A súrlódási erő nagysága:
:<math>{F_\mathrm s} = - 6\mathbf{\pi}{\eta}{R}{v}</math> ▼
▲:<math>{F_\mathrm s} = - 6\mathbf{\pi}{\eta}{R}{v}</math> , ahol <math>v =\frac{L}{t}</math>.
A két erő kiegyenlíti egymást, ezért az ''R'' sugarú golyó az ''L'' távolságban lévő két körjel között állandósult ''v'' sebességgel süllyed.
Egyenlővé téve a két egyenletet, rendezve a kifejezést, aA folyadék dinamikai viszkozitására aztehát a alábbkövetkező képletösszefüggés adódik:
:<math>\eta= \frac{2R^2\Delta\rho gt }{9 L} = k\Delta\rho t</math>
A készülékhez különböző méretű és anyagú, azaz sűrűségű - pl. üveg, acél - golyók tartoznak, ezek megfelelő választásával lehet a vizsgálni kívánt folyadék viszkozitásához hangolni a készülékkel mérhető viszkozitástartományt.
A folyadék viszkozitásának a kiszámításához szükséges a golyó sűrűségének az ismerete is. A készülékhez tartozó különböző méretű golyók – melyek segítségével eltérő viszkozitás-tartományokban lehet mérni – üvegből, illetve acélból készülnek.
==== Vibrációs viszkoziméter ====
| 