Viskozite, bir sıvının akış direncini ifade eden bir terimdir. Basitçe söylemek gerekirse, bir sıvının ne kadar akıcı ya da koyu olduğunu ifade eder. Daha teknik bir açıklama yapacak olursak, viskozite, bir sıvının, birbirine göre paralel hareket eden iki yüzey arasında oluşan kayma gerilimi nedeniyle kaydırıcı bir kuvvete karşı gösterdiği dirençtir. Viskozite, sıvının yoğunluğu, moleküler yapısı ve sıcaklığı gibi faktörlere bağlıdır. Örneğin, yüksek yoğunluğa sahip ve düzenli bir moleküler yapıya sahip bir sıvı daha yüksek viskoziteye sahip olacaktır. Aklınıza kahvaltılarda gördüğümüz balı getirin. Balı elinize alıp, ters çevirip bir tabağa koymak istediğinizde yavaş yavaş hareket ettiğini göreceksiniz. Lakin o bir su olsaydı, hemen akıp gidecekti. Yani bu basit mantıktan balın viskozitesinin sudan daha fazla olduğunu anlarız. Umarız bu örnek, kafanızda viskozitenin şekillenmesini sağlamıştır. Haydi, şimdi teknik olarak anlatalım.
Akışkanlar doğada bulunduğunda birbirine göre hareket eden akışkan tabakaları arasında bir direnç mevcuttur. Bu direnç, akışkanın viskozitesi olarak bilinir. Viskozite, bir akışkanın içindeki komşu tabakaların birbirlerine karşı hareketindeki içsel direncin ölçüsüdür. Eğer durgun bir akışkana teğetsel bir kuvvet uygularsak, akışkanın şekli değişebilir ve tabakalar birbirleri üzerinde farklı hızlarda kayabilirler.
Katı maddeler, kayma gerilmesine karşı büyük bir direnç gösterirken, akışkanlar çok daha az direnç gösterirler. Akışkanlar, en küçük kayma gerilmesi altında bile sürekli olarak şekil değiştirirler.
Şekilde gösterildiği gibi, arasında akışkan bulunan iki paralel levhadan üstteki F kuvvetiyle hareket ettiğinde, hareketsiz levha üzerindeki partiküller hariç, tüm akışkan partikülleri üst levhanın hareketi doğrultusunda hareket eder. Herhangi bir BCDE hacmi B ̍C ̍D ̍E ̍ konumuna ulaşır ve θ açısal deformasyonu oluşur.
Newton bu olaya etkili olan faktörleri aşağıdaki gibi belirlemiştir;
Levhanın hızı (v) uygulanan kuvvet (F) ile doğru orantılı
F∝v
Hareketli levhaya uygulanan kuvvet (F) A (levhanın alanı) ile doğru orantılı
F∝A
Hareketli levhaya uygulanan F kuvveti levhalar arasındaki y mesafesi ile ters orantılıdır.
F∝1h
Dolayısıyla buradaki kayma gerilmesi (τ)
τ = μ . vh dir. τ = FA = kayma gerilmesi μ = Dinamik viskozite
Gerçekte levhalar arasındaki akışkan hızında 1.resimdeki gibi lineer bir değişim olmaz. 2.resim yani hemen yukarıdaki resimdeki gibi non-lineer bir değişim söz konusudur. Dolayısıyla kayma gerilmesi
τ = μ. dvdh
Bir diğer viskozite katsayısı ise kinematik viskozitedir. Kinematik viskozite v, Mutlak viskozite u Özgül kütle pv=u
p=uγ/g=u.gγ
Dolayısıyla kayma gerilmesi
τ = μ . vh burada t=FA ve u= v.p yazılabilir.
SI birim sisteminde dinamik viskozitenin birimi Ns/m2 iken kinematik viskozitenin birim m2/s’dir.
Viskoziteye Etki Eden Faktörler
Sıvıların viskozluğu molekül yapıları ve moleküller arası etkileşmelerle yakından ilgilidir. Sıvıların viskoziteleri sıcaklık arttıkça azalır, ancak basınç değişimlerinden fazla etkilenmez. Gazlarda ise basınç ile ters orantılı olarak değişir.
Viskoziteye Sıcaklık Etkisi
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.
Viskoziteye Basıncın Etkisi
Diğer yandan artan basınçla bir sıvının viskozitesi artar çünkü basıncın artırılması sıvı içerisindeki boşluk sayısını azaltır ve bunun sonucu moleküllerin hareketi zorlaşır.
