ممانعة السائل للجريان أو الانسياب

ما هي ممانعة السائل للجريان أو الانسياب؟ وما هو اسم المصطلح بالإنجليزية؟ وكيف يتم حسابه؟ فيعد هذا من المصطلحات التي ينساها الطلبة على الدوام، لكن بالواقع يجدر به تذكرها وحفظها، دراسة المصطلحات الكيميائية أمرٌ لا بد منه، هو الذي يعدك لدراسة الأشياء الأصعب.

ممانعة السائل للجريان أو الانسياب

إنّ السبب الذي يمنع السائل من الجريان بسرعة هو اللزوجة Viscosity، ونعني بها كثافة السائل، تلك التي تغير في شكله وحركته، ويمكنك ملاحظة هذا من النظر إلى الماء والزيت.

الطريقة التي ينساب بها كلٌ منهما مختلفة، فتجد الماء ينساب أسرع، لذا فإن لزوجته قليلة، أمّا الزيت فسرعته في الانسياب أقل، لذا فإنه ذا لزوجة أكبر.

لا يفوتك أيضًَا: تكون الجسيمات في الحالة الصلبة للمادة

كيف تقاس اللزوجة؟

تعد اللزوجة من القوانين الكيميائية التي يحتاج العالم إلى دراستها وقياسها، ووحدة قياسها قد حُددت من قبل الاتحاد الدولي “SI Units” ووحدة القياس هي باسكال × الثانية (Pa. s)، وبعض الأشخاص يعتمدون في قياسها على البوازي، إلا أن الوحدة التي تستخدم أكثر منهما هي النيوتن. ثانية/ م2.

قانون اللزوجة الحركية

بالتأكيد إن قياس ممانعة السائل للجريان أو الانسياب تحتاج إلى قانون وهو: اللزوجة الحركية= اللزوجة الديناميكية (المطلقة) / كثافة السائل، والقانون بالرموز هو ν = μ / ρ

ν	اللزوجة الحركية
Ρ	كثافة السائل
μ	اللزوجة المطلقة

حساب اللزوجة

إن التأكيد على أية معلومة فيزيائية أو رياضية لا يأتي إلا من حل الأمثلة، لذا عليك تطبيق القانون لحل مسألة لزوجة الماء، علمًا بأم الكثافة كانت = (g/cm3)1، واللزوجة الديناميكية كانت= 1.5182 (mPa.s)، الحل في الجدول التالي:

اللزوجة الديناميكية	الكثافة	اللزوجة الحركية
1.5182	1	1.5182

 أنواع تدفق السائل

إن التدفق أو السليان لا يتم بصورة محايدة في كل الأوقات، بل الأمر يختلف لثلاثة أنواع يمكنك التعرف عليها من النقاط التالية:

• تبسيط التدفق: أحيانًا يكون السائل متدفقًا بكل أجزائه في ذات الوقت، ولا تجد أنه قد يسير في خطان، بكل ينكب كله دفعة واحدة، وحين تزيد الكمية من السائل، فإن هذا لا يغير من الانسياب شيئًا إلا أن السرعة تتضاعف فقط.
• التدفق المضطرب: هذا التدفق لا يكون كله على نفس الوتيرة، بل الجزء الأمامي منه يكون هو الأسرع، منفقًا كل القوة لدى السائل.
• الديناميكا المائية: إن هذا الأسلوب في التدفق يكون لدى السوائل مثل الماء والغازات، هذا الذي يُلاحظ أكثر في الطائرات والطقس.

لا يفوتك أيضًا: يعد الماء مذيبًا عامًا للعديد من المواد صح أم خطأ

خصائص السوائل

استكمالًا لحديثنا عن ممانعة السائل للجريان أو الانسياب يجب علينا التطرق إلى الحديث عن الخواص الأخرى التي يمكن أن تتضمنها السوائل، والتي من بينها:

• لا يمكن أبدًا أن يتم ضغط السائل، الأمر راجع إلى أن الجزيئات في الماء تكون شديدة التقارب، مما لا يدع مساحة للتقارب أكثر.
• على الرغم من أن شكل الماء يمكن له أن يتغير بسهولة، إلا أن الحجم في النهاية ثابت ولا يمكن تغييره مطلقًا، فعلى سبيل المثال إذا أخذت قدر من الماء وليكن 100 مللي، ثم وضعتهم في وكوب، وبعدها نقلتهم في زجاجة ففي كل مرة سيأخذ كليهما شكل الآنية التي وضع فيها إلا أن المائة مللي لن تتغير مطلقًا ولا حتى بجرام واحد.
• السوائل يمكن لها أن تتبخر إذا ما تم رفع درجة حرارتها إلى الغليان، متحولة بهذا إلى الحالة الغازية.
• بالطبع يمكن لها أن تتكاثف ثم بعدها تصبح سائلة من جديد.
• السوائل هي مُذيب جيد للكثير من المواد الصلبة الأخرى.
• نقل الصوت بسرعة كبيرة قد تصل إلى 1 كجم بالثانية الواحدة.

لماذا يتغير شكل السائل بسهولة؟

من خصائص السوائل الرئيسية أننا مهما اخترنا شكلًا مختلفًا من الأواني فإنها في النهاية تأخذ شكلها، ولكن لماذا يحدث هذا من الأساس؟

• التماسك وهو قدر التوتر السطحي للسائل، ذاك الذي يكون مثل الجلد الذي يجعل في إمكان الماء أن يحمل الكثير من الأشياء على سطحه، ويعد الماء السائل الأكثر تماسكًا بين جميع السوائل، حسب الإحصائية التي أقرتها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
• التصاق السائل ببعضه البعض، الأمر الذي لا يجعل مجالًا لأي جزء منه أن يتسرب بعيدًا غير آخذ شكل الإناء.

ما الذي يؤثر في لزوجة السائل؟

إن اللزوجة صفة تتصف بها السوائل، إلا أن هذه الأخيرة حين تتصف ببعض الصفات هي التي تغير من اللزوجة لتكون درجة كبيرة أو صغيرة.. وهي:

• الطاقة الحركية التي تكون بين الجزيئات وبعضها.
• تركيب الجزيئات، وقدر التجاذب ما بين الجزيئات وبعضها.
• تُعد الجزيئات الكبيرة سوائلها لزجة أكثر من تلك الصغيرة، كذلك الجزيئات الطولية لزوجتها أكبر من كروية الشكل.
• تُغير درجة حرارة السائل في قدر اللزوجة لديه، كما في زيت المحرك الذي كلما كانت حرارته أعلى تقل لزوجته.
• حين تنخفض كثافة السائل فإن لزوجته تقل هي الأخرى.

من أين تنشأ اللزوجة ؟

تحتك جزيئات السائل مع بعضها، بسبب التقارب الشديد بينها، مما يجعلها في النهاية صعبة الانسياب، وكلما زاد هذا الاحتكاك كلما زادت اللزوجة، هذا يعني أن احتكاك جزيئات الجلسرين يزيد عن الماء مثلًا.

لا يفوتك أيضًا: تقاس الكثافة بوحدة ماذا؟ وما العوامل التي تؤثر على الكثافة

أنواع السوائل

لازال حديثنا يدور حول ممانعة السائل للجريان أو الانسياب، حيث لا تُعد كل الأنواع من السوائل لها اللزوجة نفسها، لذا فإن من أنواع السوائل:

• المذيبات: هثي في الحقيقة أساس السوائل، فأكثرها تكون من الأكثر انتشارًا في الواقع، وهذا النوع منه الماء أو الزيت، لذا فإن اللزوجة فيه غير ثابتة.
• المستحلبات: عبارة عن نوعين من السوائل معًا، لا يمكنهما أن يصبحا خليطًا.
• المعلقات: هي السوائل التي بها الكثير من أجزاء صلبة، وهي التي تجهل سيرانها أبطأ مما يقلل اللزوجة.
• المحاليل: تكون عبارة عن خليط من الماء والملح، أو آخر من الماء والسكر، ولزوجة هذا النوع من السوائل قليلة جدًا، إذ أن سريانها كبير.
• المحاليل الغازية: هذا النوع يتم تركيبه معمليًا، ومن أمثلته المشروبات الغازية.
• السوائل المثالية: هي التي ليس بها أي قدر من اللزوجة ولا حتى قليل.
• السوائل النيوتونية: تلك السوائل التي لا تتغير لزوجتها باختلاف درجة الحرارة أو أية قوة مؤثرة عليها.
• السوائل غير النيوتونية: التي تتغير مع اختلاف تأثير القوى الواقعة عليها.

على سبيل المثال إذا ما قمت بوضع كوبين من نشا الذرة في كوب من الماء، ثم قلبتهما معًا، فإن التأثير يختلف إذا ما قمت بعجنهم معًا في يدك، لكن إذا ما تركته لمدة من دون عجن فإنه يعود للحالة التي كان عليها في السابق.