Viskoznost je znanstveni pojam koji opisuje otpor protoku tekućine. Tekućina može biti tekućina ili plin, ali se pojam češće povezuje s tekućinama. Kao jednostavan primjer, sirup ima mnogo veći viskozitet od vode: potrebna je veća sila da se žlica pomakne kroz staklenku sa sirupom nego u staklenku s vodom jer je sirup otporniji na strujanje oko žlice. Ovaj otpor je posljedica trenja koje stvaraju molekule tekućine i utječe na stupanj do kojeg će se tekućina suprotstaviti kretanju objekta kroz nju i na tlak potreban da se tekućina kreće kroz cijev ili cijev. Na viskoznost utječu brojni čimbenici, uključujući veličinu i oblik molekula, interakcije između njih i temperaturu.
Mjerenje
Viskoznost tekućine može se mjeriti na više načina pomoću uređaja koji se nazivaju viskozimetri. Oni mogu ili mjeriti vrijeme koje je potrebno tekućini da se pomakne na određenu udaljenost kroz cijev ili vrijeme potrebno da objekt određene veličine i gustoće propadne kroz tekućinu od interesa. Mjerna jedinica SI za to je paskal-sekunda, pri čemu je paskal jedinica tlaka. Ova se kvaliteta stoga mjeri u smislu tlaka i vremena, tako da će, pod određenim tlakom, viskoznoj tekućini trebati više vremena da se pomakne na zadanu udaljenost nego manje viskoznoj.
Čimbenici koji utječu na viskoznost
U pravilu će tekućine s većim, složenijim molekulama imati veću viskoznost. To posebno vrijedi za dugačke molekule nalik lancima koje se nalaze u polimerima i težim spojevima ugljikovodika. Ove molekule imaju tendenciju da se zapetljaju jedna s drugom, ometajući njihovo kretanje.
Drugi važan čimbenik je način na koji molekule međusobno djeluju. Polarni spojevi mogu formirati vodikove veze koje međusobno povezuju odvojene molekule, povećavajući ukupni otpor protoku i kretanju. Iako je voda polarna molekula, ima nisku viskoznost zbog činjenice da su njezine molekule male. Najviskoznije tekućine obično su one s dugim molekulama koje imaju vidljiv polaritet, kao što su glicerin i propilen glikol.
Temperatura ima veliki utjecaj na viskoznost – toliko da se mjerenja ove kvalitete za tekućine uvijek daju s temperaturama. U tekućinama se smanjuje s temperaturom, što se vidi ako se zagrije sirup ili med. To je zato što se molekule više kreću i stoga provode manje vremena u kontaktu jedna s drugom. Nasuprot tome, otpor kretanju u plinovima raste s temperaturom. To je zato što, kako se molekule brže kreću, dolazi do više sudara između njih, što smanjuje sposobnost protoka.
Važnost za industriju
Sirova se nafta često transportuje na velike udaljenosti u regijama s različitim temperaturama, a brzina protoka kao odgovor na pritisak varira u skladu s tim. Nafta koja teče Aljaskom je viskoznija od nafte u cjevovodima u Perzijskom zaljevu, zbog različitih temperatura tla, pa je stoga potrebno primijeniti veći pritisak da bi se održala. Kako bi se riješio problem sile potrebne za isporuku ulja kroz cjevovod, senzori u nekim cijevima mjere viskoznost tekućine i određuju mora li se dodati veći ili manji tlak kako bi protok ulja bio konstantan i postojan.
Naravno, motorno ulje također podliježe promjeni viskoznosti kada se zagrijava motorom. Ulje koje postaje prerijetko od topline motora neće raditi ispravno. Kako bi se riješio ovaj problem, polimeri se dodaju ulju kako bi stope trenja bile konstantne pri višim temperaturama.
Relevantnost za vulkanizam
Viskoznost magme, ili vruće, rastaljene stijene ispod površine Zemlje, važan je čimbenik u proučavanju vulkana. Tekuća lava ima tendenciju da rezultira češćim, ali manje nasilnim erupcijama, jer lako teče iz magmatskih komora i iz vulkana. Također omogućuje da otopljeni plin lakše ispušta mjehuriće. Gušća magma ima tendenciju da zarobi ovaj plin pod visokim tlakom, a potrebna je veća sila da bi se lava izbacila iz vulkana, dopuštajući da se s vremenom poveća veliki pritisak. Kada ova vrsta vulkana eruptira, to čini eksplozivno, često s katastrofalnim posljedicama.