श्यानता

Viscosity
Viscosities A simulation of liquids with different viscosities. The liquid on the left has lower viscosity than the liquid on the right.
सामान्य प्रतीक	η, μ
अन्य मात्राओं से व्युत्पत्तियां	μ = G·t

किसी तरल पदार्थ की तनुता किसी दिए गए दर पर विरूपण के लिए उसके ड्रैग का उचित उपाय है। इस प्रकार तरल पदार्थों के लिए, यह मोटाई की अनौपचारिक अवधारणा से मेल खाता है: उदाहरण के लिए, सिरप में पानी की तुलना में अधिक तनुता होती है। यह तनुता सापेक्ष गति में तरल पदार्थ की आसन्न परतों के बीच आंतरिक घर्षण की मात्रा निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, जब किसी तनुता युक्त द्रव को किसी ट्यूब के माध्यम से रखा जाता है, तो यह ट्यूब की धुरी के पास इसकी दीवारों की तुलना में अधिक तेज़ी से प्रवाहित होने लगता है। प्रयोगों से पता चलता है कि प्रवाह को बनाए रखने के लिए कुछ तनाव (भौतिकी) (जैसे ट्यूब के दो सिरों के बीच दबाव अंतर) की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सापेक्ष गति में तरल की परतों के बीच घर्षण को दूर करने के लिए एक बल की आवश्यकता होती है। प्रवाह की निरंतर दर वाली ट्यूब के लिए, क्षतिपूर्ति बल की ताकत द्रव की तनुता के समानुपाती होती है।

सामान्यतः, तनु द्रव की स्थिति पर निर्भर करता है, जैसे कि इसका तापमान, दबाव और विरूपण की दर को निरूपित करती हैं। चूंकि, इनमें से कुछ गुणों पर निर्भरता कुछ स्थितियों में नगण्य है। उदाहरण के लिए, न्यूटोनियन द्रव की तनुता विरूपण की दर के साथ महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं होती है। शून्य विस्कोसिटी (सेंसर तनाव का कोई प्रतिरोध नहीं) केवल अति तरल में क्रायोजेनिक्स में देखा जाता है; अन्यथा, ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम में सभी तरल पदार्थों की धनात्मक तनुता की आवश्यकता होती है। एक द्रव जिसमें शून्य तनुता होती है, आदर्श या इनविसिड कहलाता है।

व्युत्पत्ति

तनुता शब्द लैटिन से लिया गया है। विस्कम को मिस्टलेटो बेरीज से प्राप्त तनुता पूर्ण गोंद भी कहा जाता है।

परिभाषा

गतिशील तनुता

File:Laminar shear.svg

एक तलीय कोउट्टे प्रवाह का चित्रण। चूँकि कर्तन प्रवाह का विरोध तरल पदार्थ की आसन्न परतों (जो सापेक्ष गति में हैं) के बीच घर्षण द्वारा किया जाता है, ऊपरी प्लेट की गति को बनाए रखने के लिए एक बल की आवश्यकता होती है। इस बल की सापेक्ष शक्ति द्रव की तनुता का एक उपाय है।

File:Laminar shear flow.svg

एक सामान्य समानांतर प्रवाह में, अपरूपण प्रतिबल वेग की प्रवणता के समानुपाती होता है।

सामग्री विज्ञान और अभियांत्रिकी में, अधिकांशतः सामग्री के विरूपण (यांत्रिकी) में सम्मिलित बलों या तनाव (यांत्रिकी) को समझने में रुचि होती है। उदाहरण के लिए, यदि सामग्री एक साधारण वसंत थी, तो इसका उत्तर हुक के नियम द्वारा दिया जाएगा, जो कहता है कि इसके द्वारा अनुभव किया गया बल संतुलन से विस्थापित दूरी के समानुपाती होता है। तनाव जो कुछ अवस्थाओं से सामग्री के विरूपण के लिए उत्तरदायी ठहराया जा सकता है, लोच (भौतिकी) तनाव कहा जाता है। अन्य सामग्रियों में, तनाव उपस्थित होते हैं जिन्हें समय के साथ तनाव दर के लिए उत्तरदायी ठहराया जा सकता है। इन्हें तनुता युक्त तनाव कहा जाता है। उदाहरण के लिए, पानी जैसे तरल पदार्थ में तरल पदार्थ को कतरने से उत्पन्न होने वाले तनाव तरल पदार्थ की दूरी पर निर्भर नहीं होते हैं; बल्कि, वे इस बात पर निर्भर करते हैं कि बाल काटना कितनी जल्दी होता है।

तनुता भौतिक गुण है जो किसी पदार्थ में विस्कस स्ट्रेस को विरूपण के परिवर्तन की दर (तनाव दर) से संबंधित करता है। यद्यपि यह सामान्य प्रवाह पर लागू होता है, लेकिन एक सरल कर्तन प्रवाह में कल्पना करना और परिभाषित करना सरल है, जैसे कि प्लानर कौएट प्रवाह इत्यादि।

कोउट्टे प्रवाह में किसी द्रव को दो विभिन्न रूप से बड़ी प्लेटों के बीच फंस जाता है, एक निश्चित और एक स्थिर गति से समानांतर गति में $u$ (दाईं ओर चित्रण देखें)। यदि शीर्ष प्लेट की गति अत्यधिक कम है (अशांति से बचने के लिए), तो स्थिर अवस्था में द्रव के कण इसके समानांतर चलते हैं, और उनकी गति से भिन्न होती है $0$ तल पर करने के लिए $u$ शीर्ष पर उपस्थित रहती हैं। इस प्रकार द्रव की प्रत्येक परत अपने ठीक नीचे वाली परत की तुलना में तेजी से चलती है, और उनके बीच घर्षण उनके सापेक्ष गति का विरोध करने वाले बल (भौतिकी) को जन्म देता है। विशेष रूप से यह द्रव शीर्ष प्लेट पर अपनी गति के विपरीत दिशा में एक बल लगाता है, और नीचे की प्लेट पर एक समान लेकिन विपरीत बल लगाता है। इसलिए शीर्ष प्लेट को स्थिर गति से गतिमान रखने के लिए एक बाहरी बल की आवश्यकता होती है।

कई तरल पदार्थों में, $u$ शीर्ष पर प्रवाह वेग शून्य से नीचे तक रैखिक रूप से भिन्न होता है। इसके अतिरिक्त, बल का परिमाण, $F$, शीर्ष प्लेट पर कार्य करना गति के समानुपाती पाया जाता है $u$ और क्षेत्र $A$ प्रत्येक प्लेट की, और उनके पृथक्करण $y$ के व्युत्क्रमानुपाती होता हैं:

$F=\mu A{\frac {u}{y}}.$ आनुपातिकता कारक द्रव की गतिशील तनुता है, जिसे अधिकांशतः तनुता के रूप में संदर्भित किया जाता है। इसे म्यू (अक्षर) द्वारा दर्शाया गया है (μ). गतिशील तनुता में आयामी विश्लेषण होता है $\mathrm {(mass/length)/time}$, इसलिए इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली और एसआई व्युत्पन्न इकाई के परिणामस्वरूप:

$[\mu ]={\frac {\rm {kg}}{\rm {m{\cdot }s}}}={\frac {\rm {N}}{\rm {m^{2}}}}{\cdot }{\rm {s}}={\rm {Pa{\cdot }s}}=$ दबाव समय से गुणा।

उपरोक्त अनुपात $u/y$ सेंसर विरूपण या सेंसर वेग की दर कहा जाता है, और प्लेटों के सामान्य वेक्टर के लंबवत दिशा में द्रव की गति का व्युत्पन्न है (दाईं ओर चित्र देखें)। यदि वेग के साथ रैखिक रूप $y$ से भिन्न नहीं होता है , तो उपयुक्त सामान्यीकरण है:

$\tau =\mu {\frac {\partial u}{\partial y}},$

जहाँ $\tau =F/A$, और $$