دليل مبسط عن قانون اللزوجة في الفيزياء

اللزوجة

تعبّر اللزوجة عمليّاً عن مقاومة الموائع للجريان ومقدار مقاومتها للضغط الواقع عليها والذي يجبرها على الحركة والسيلان، وتقل حركة وجريان المائع عند وقوع قوّة خارجيّة عليه كلما زاد مقدار لزوجته، ويمثّل العسل المائع ذو اللزوجة العالية والكبيرة جداً فهو يقاوم الجريان بقوة كبيرة، بينما يُوصف الماء بأنّه من الموائع السلسة ويمتلك لزوجة قليلة، وتكون جزيئات المائع اللزج مرتبطة ببعضها بشكل قويّ وكبير لذلك تكون قوّة الاحتكاك بينه وبين أي جسم صلب آخر ملامس له كبيرة جداً، وكذلك القوّة بين جزيئات المائع نفسه.

تعتبر اللزوجة من الخواص المهمّة للموائع، فمن خلالها يستطيع المائع ممانعة تغيير شكله في حالة تعرّضه لأي قوّة خارجيّة مؤثّرة لذلك يتخذ الماء شكل الإناء الذي يوضع به بسهولة كبيرة وسرعة عالية.

قانون اللزوجة في الفيزياء

يُمكن قياس قيمة اللزوجة للمواد المختلفة من خلال إجراء تجربة عمليّة يتمّ فيها ضغط الموائع مع فرض وتطبيق قوى خارجيّة في أنبوب ذي قطر محدد مسبقاً، ثمّ يتم قياس مقدار السائل الذي خرج من أنبوب عند تطبيق القوى وفي وقت محدد، وتُقاس اللزوجة بوحدة (نيوتن.ثانية/متر مربع، أو باسكال.ثانية) نسبة للمحددات المستخدمة لقياسها، فلا يوجد قانون ثابت لقياس اللزوجة بل تُقاس لزوجة كل مادّة على حدة، وتُحدد لزوجة كلّ سائل أو مائع معروف في جدول خاص لاستخدامه عند الحاجة لتطبيق قانون فيزيائي يتطلّب معرفة قيمة لزوجة مادّة ما، خاصّة في علم ميكانيكا الموائع المعتمد على اللزوجة بشكل كبير.

لزوجة السوائل

تعبّر اللزوجة الحركيّة أو اللزوجة الديناميّة بأنّها مقدار مقاومة السوائل للجريان، وعلاقة هذه الممانعة بدرجة حرارة السائل، فكلّما زادت درجة حرارته تقل مقاومة جريانه وحركته، ويعود السبب في هذه الظاهرة إلى قوى التماسك بين الجزيئات، والمسافات الصغيرة التي بينها، وعند زيادة درجة حرارة السائل تقل قوى الترابط والتماسك بينها، وتزيد طاقتها الحركيّة وبالتالي تُصبح قوى التجاذب بينها ضعيفة مما يقلل مقدار اللزوجة فيها، كما يرتبط مقدار اللزوجة بسرعة تدفّق السائل، فتزداد عند زيادة السرعة، وهذا يعني أنّ مقاومة الحركة والجريان تزداد.

لزوجة الغازات

يمكن رؤية ترابط الغازات باستخدام المجهر، والذي يرتبط بمستوى الطول البعديّ لجزيئات الغاز، وتختلف لزوجة الغازات عن لزوجة السوائل حيث إنّه كلما ازدادت درجة حرارة الغاز تزداد قيمة لزوجته على عكس السوائل وكما ذُكر مسبقاً كلما ازدادت درجة حرارة السائل تقل لزوجته، ويرجع السبب لقوى التماسك القليلة في الغازات.