Viskositet är en vetenskaplig term som beskriver motståndet mot flöde av en vätska. Vätskan kan vara en vätska eller en gas, men termen förknippas oftare med vätskor. Som ett enkelt exempel har sirap en mycket högre viskositet än vatten: mer kraft krävs för att flytta en sked genom en burk med sirap än i en burk med vatten eftersom sirapen är mer motståndskraftig mot att flyta runt skeden. Detta motstånd beror på friktionen som produceras av vätskans molekyler och påverkar både i vilken utsträckning en vätska kommer att motverka rörelsen av ett föremål genom den och det tryck som krävs för att få en vätska att röra sig genom ett rör eller rör. Viskositeten påverkas av ett antal faktorer, inklusive storleken och formen på molekylerna, interaktionerna mellan dem och temperatur.
Mätning
En vätskas viskositet kan mätas på ett antal sätt med hjälp av anordningar som kallas viskometer. Dessa kan antingen mäta den tid det tar för en vätska att röra sig en viss sträcka genom ett rör eller den tid det tar för ett föremål med en given storlek och densitet att falla genom vätskan av intresse. SI-måttenheten för detta är pascal-sekund, där pascal är enheten för tryck. Denna kvalitet mäts därför i termer av tryck och tid, så att under ett givet tryck kommer en trögflytande vätska att ta längre tid att förflytta sig en given sträcka än en mindre trögflytande.
Faktorer som påverkar viskositeten
Som regel kommer vätskor med större, mer komplexa molekyler att ha högre viskositet. Detta gäller särskilt för de långa, kedjeliknande molekylerna som finns i polymerer och de tyngre kolväteföreningarna. Dessa molekyler tenderar att trassla in sig i varandra, vilket hindrar deras rörelse.
En annan viktig faktor är hur molekylerna interagerar med varandra. Polära föreningar kan bilda vätebindningar som länkar samman separata molekyler, vilket ökar det totala motståndet mot flöde och rörelse. Även om vatten är en polär molekyl, har det en låg viskositet på grund av att dess molekyler är små. De mest trögflytande vätskorna tenderar att vara de med långa molekyler som har märkbar polaritet, såsom glycerin och propylenglykol.
Temperaturen har en stor effekt på viskositeten – så mycket att mätningar av denna kvalitet för vätskor alltid ges med temperaturer. I vätskor minskar den med temperaturen, vilket kan ses om sirap eller honung värms upp. Detta beror på att molekylerna rör sig mer och därför spenderar mindre tid i kontakt med varandra. Däremot ökar motståndet mot rörelse i gaser med temperaturen. Detta beror på att när molekylerna rör sig snabbare blir det fler kollisioner mellan dem, vilket minskar förmågan att rinna.
Betydelse för industrin
Råolja leds ofta långa sträckor över regioner med varierande temperaturer, och flödeshastigheten som svar på trycket varierar därefter. Olja som strömmar genom Alaska är mer trögflytande än olja i rörledningar vid Persiska viken, på grund av olika marktemperaturer, och följaktligen måste mer tryck appliceras för att hålla den flytande. För att ta itu med frågan om kraft som behövs för att leverera olja genom rörledningar, mäter sensorer i vissa rör vätskans viskositet och avgör om större eller lägre tryck måste läggas till för att hålla oljeflödet konstant och jämnt.
Naturligtvis är motorolja också föremål för att viskositeten ändras när den värms upp av en motor. Olja som blir för tunn av motorns värme kommer inte att fungera ordentligt. För att lösa detta problem tillsätts polymerer till oljan för att hålla friktionshastigheten konstant vid högre temperaturer.
Relevans för vulkanism
Viskositeten hos magma, eller varm, smält sten under jordens yta, är en viktig faktor i studiet av vulkaner. Rinnande lava tenderar att resultera i mer frekventa men mindre våldsamma utbrott, eftersom den flyter lätt upp från magmakammare och ut ur vulkanen. Det gör också att löst gas kan bubbla ut lättare. Tjockare magma tenderar att fånga denna gas vid högt tryck, och mer kraft krävs för att kasta ut lavan från vulkanen, vilket gör att ett stort tryck kan byggas upp med tiden. När den här typen av vulkan får utbrott gör den det explosivt, ofta med katastrofala konsekvenser.