विस्कोसिटी | सामान्य जागरूकता/सामान्य जागरूकता - Police SI Exams PDF Download

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विस्कोसिटी: द्रव प्रतिरोध और इसके माप को समझना

विस्कोसिटी, जैसे कि शहद में, पानी जैसे कम विस्कोस द्रव की तुलना में धीमी प्रवाह दर का परिणाम होती है। "विस्कोसिटी" शब्द लैटिन शब्द "विस्कम" से लिया गया है, जिसका अर्थ है "मिस्टलटो," क्योंकि मिस्टलटो बेरी एक चिपचिपा गोंद उत्पन्न करती है जिसे भी "विस्कम" कहा जाता है। विस्कोसिटी के लिए सामान्य प्रतीक ग्रीक अक्षर म्यू (μ) और एटा (η) हैं। विस्कोसिटी का व्युत्क्रम द्रवता है।

विस्कोसिटी एक द्रव के प्रवाह के लिए प्रतिरोध को मापती है:

• तरल की विस्कोसिटी तापमान में वृद्धि के साथ कम होती है।
• गैस की विस्कोसिटी तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ती है।

विस्कोसिटी के इकाइयाँ

विस्कोसिटी की SI इकाई न्यूटन-सेकंड प्रति वर्ग मीटर (N·s/m²) है। इसे आमतौर पर पास्कल-सेकंड (Pa·s), किलोग्राम प्रति मीटर प्रति सेकंड (kg·m⁻¹·s⁻¹), पोइज़ (P या g·cm⁻¹·s⁻¹ = 0.1 Pa·s), या सेंटिपोइज़ (cP) के रूप में भी व्यक्त किया जाता है, जिसमें 20 °C पर पानी की विस्कोसिटी लगभग 1 cP या 1 mPa·s होती है।

अमेरिकी और ब्रिटिश इंजीनियरिंग में, विस्कोसिटी को पौंड-सेकंड प्रति वर्ग फुट (lb·s/ft²) या पौंड-फोर्स-सेकंड प्रति वर्ग फुट (lbf·s/ft²) में भी मापा जा सकता है।

विस्कोसिटी कैसे काम करती है

• विस्कोसिटी द्रव अणुओं के बीच घर्षण है। जब ठोस वस्तुएं आपस में रगड़ती हैं, तो उच्च विस्कोसिटी का अर्थ है कि द्रव को हिलाना कठिन होता है।
• जब आप एक कंटेनर से तरल निकालते हैं, तो तरल के अणुओं और कंटेनर की दीवारों के बीच घर्षण होता है। सतह के करीब के अणु कंटेनर से अधिक चिपकते हैं, जबकि दूर के अणु अधिक स्वतंत्रता से चलते हैं, केवल अन्य अणुओं में टकराने से धीमे होते हैं। विस्कोसिटी यह देखती है कि ये अणु कितनी तेजी से या धीरे बहते हैं।
• कई चीजें विस्कोसिटी को बदल सकती हैं, जैसे तापमान, दबाव, और अन्य अणुओं को जोड़ना। दबाव का तरल पर ज्यादा प्रभाव नहीं होता है और इसे आमतौर पर नजरअंदाज किया जाता है, लेकिन अन्य अणुओं को जोड़ने से तरल की चिपचिपाहट में वास्तव में बदलाव हो सकता है। उदाहरण के लिए, यदि आप पानी में चीनी डालते हैं, तो यह गाढ़ा हो जाता है।
• तापमान का विस्कोसिटी पर सबसे बड़ा प्रभाव होता है। तरल में, जब आप उन्हें गर्म करते हैं, तो वे कम चिपचिपे हो जाते हैं क्योंकि गर्मी अणुओं को एक दूसरे के पास फिसलने के लिए पर्याप्त धक्का देती है। लेकिन गैसों में, जब आप तापमान बढ़ाते हैं, तो वे अधिक चिपचिपे हो जाते हैं क्योंकि अणु एक-दूसरे से अधिक बार टकराते हैं, और यह कि वे एक-दूसरे को कितना आकर्षित करते हैं, गैस विस्कोसिटी में कम महत्वपूर्ण होता है।

डायनामिक विस्कोसिटी बनाम काइनेमैटिक विस्कोसिटी

विस्कोसिटी को दो तरीकों से रिपोर्ट किया जा सकता है: पूर्ण या गतिशील विस्कोसिटी, जो एक तरल की प्रवाह के प्रति प्रतिरोध को मापता है, और काइनेमैटिक विस्कोसिटी, जो गतिशील विस्कोसिटी और तरल के घनत्व का अनुपात है। दो तरल पदार्थों के गतिशील विस्कोसिटी मान समान हो सकते हैं, लेकिन उनके घनत्व अलग-अलग हो सकते हैं, जिससे काइनेमैटिक विस्कोसिटी मान भिन्न हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, गतिशील और काइनेमैटिक विस्कोसिटी को अलग-अलग इकाइयों में मापा जाता है।

विस्कोसिटी मान

पानी की विस्कोसिटी

20 °C पर, पानी की गतिशील विस्कोसिटी 1.0016 मिलिपास्कल-सेकंड (mPa·s) या 1.0 सेंटीपॉइज़ (cP) है। इसकी काइनेमैटिक विस्कोसिटी 1.0023 सेंटीस्टोक्स (cSt), 1.0023×10⁻⁶ m²/s, या 1.0789×10⁻⁵ ft²/s है। जैसा कि तापमान बढ़ता है, तरल पानी की विस्कोसिटी में महत्वपूर्ण कमी आती है, 80 °C पर पानी की विस्कोसिटी 0.354 mPa·s होती है। इसके विपरीत, पानी के वाष्प की विस्कोसिटी बढ़ती है।

पानी की विस्कोसिटी अपेक्षाकृत कम होती है, लेकिन यह समान आकार के अणुओं वाले अधिकांश तरल पदार्थों की तुलना में अधिक होती है, जो पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांडिंग के कारण है।

न्यूटनियन और नॉन-न्यूटनियन तरल पदार्थ

विस्कोसिटी को समझने के लिए न्यूटन का घर्षण का कानून महत्वपूर्ण है:

τ = μ dc / dy = μ γ

जहाँ:

• τ = तरल में कतरन तनाव (N/m²)
• μ = तरल की गतिशील विस्कोसिटी (N·s/m²)
• dc = इकाई वेग (m/s)
• dy = परतों के बीच की इकाई दूरी (m)
• γ = dy/dc = कतरन दर (s⁻¹)

शर्तों को पुनर्व्यवस्थित करने पर गतिशील विस्कोसिटी के लिए सूत्र मिलता है:

μ = τ dy / dc = τ / γ

एक न्यूटनियन तरल न्यूटन के घर्षण के कानून का पालन करता है, जिसका अर्थ है कि इसकी विस्कोसिटी तनाव दर पर निर्भर नहीं होती। नॉन-न्यूटनियन तरल पदार्थ इस कानून का पालन नहीं करते और विभिन्न तरीकों से भिन्न हो सकते हैं:

• शियर-थिनिंग तरल: जैसे-जैसे शियर तनाव दर बढ़ती है, चिपचिपापन घटता है (जैसे, केचप)।
• शियर-थिकनिंग तरल: जैसे-जैसे शियर तनाव दर बढ़ती है, चिपचिपापन बढ़ता है (जैसे, सिलिका कणों का सस्पेंशन पॉलीएथिलीन ग्लाइकॉल में)।
• थिक्सोट्रॉपिक तरल: हिलाने या चलाने से चिपचिपापन कम होता है (जैसे, दही)।
• रियोपेक्टिक या डिलेटेंट तरल: हिलाने या चलाने से चिपचिपापन बढ़ता है (जैसे, कॉर्नस्टार्च और पानी का मिश्रण, जिसे ओब्लेक कहा जाता है)।
• बिंघम प्लास्टिक्स: सामान्य परिस्थितियों में ठोस के रूप में कार्य करते हैं लेकिन उच्च तनाव के तहत चिपचिपे तरल के रूप में बहते हैं (जैसे, मेयोनेज़)।