تقيس اللزوجة مدى مقاومة الموائع للتدفق، فالمائع ذو اللّزوجة المنخفضة يمكن أن نعتبره خفيفًا، أما المائع ذو اللّزوجة المرتفعة نعتبره سميكًا. تكون الحركة سهلة خلال الماء لانخفاض لزوجته، وعلى النقيض، تكون صعبة عبر سائل مرتفع اللّزوجة كالعسل. تقوم الكثير من الصناعات على قوانين اللزوجة مثل صناعة الأغذية والمشروبات والطباعة بالحبر، كما تلعب دورًا هامًا في المجال الطبي في سوائل الحقن وتشكّل البروتينات.
ماهية اللزوجة
تدل اللزوجة على سمك الموائع، وتنتج من الاحتكاك بين الجزيئات الموجودة في المائع مع بعضها، وكما هو الحال مع قوى الاحتكاك بين الأجسام الصلبة المتحركة، تعمل اللّزوجة على تحديد الطاقة اللازمة لحث المائع على التدفق.
توصف اللزوجة فيزيائيًا وفق معادلة نيوتن للموائع، والتي تشبه قانون نيوتن الثاني للحركة والذي ينص على: «إذا أثرت قوة على جسم ما فإنها تكسبه تسارعًا يتناسب طرديًا مع هذه القوة وعكسيًا مع كتلته».
معادلة لزوجة الموائع لنيوتن
F / A = n (dv / dr)
تمثل F/A القوة بالنسبة للمساحة، بينما تمثل dv/dr معدل القص أو سرعة حركة المائع، أما n فيمثل ثابت اللزوجة وقيمته 0.00089 باسكال-ثانية، ويعبر هذا الثابت عن وحدة قياسية للزوجة. ولهذه المعادلة تطبيقات عملية عدة مثل الطباعة بالحبر، وصناعة المأكولات والمشروبات، وسوائل الحقن وتشكل البروتين.
لزوجة الموائع النيوتونية والموائع غير النيوتونية
تُعرف معظم الموائع الشائعة بالموائع النيوتونية، والتي تتميز بلزوجة ثابتة، وتبقى المادة تتصرف تصرف الموائع مهما زادت القوة المؤثرة عليها. أما الموائع غير النيوتونية فتختلف لزوجتها وفقًا لقيمة القوة المؤثرة عليها، وأبسط مثال لها هو الهلام أو الغرين.
إذ تتصرف تلك المادة اللزجة تصرف المواد الصلبة مع زيادة القوة المؤثرة عليها. ومثال آخر أيضًا عن الموائع غير النيوتونية هي الموائع المغناطيسية؛ والتي تتصرف تصرف المواد الصلبة عند تعرضها لمجال مغناطيسي قوي.
تطبيقات اللزوجة العملية
تشحيم المركبات والماكينات: تؤثر اللزوجة على زيوت السيارات إذ تقلل الاحتكاك الذي يولد حرارة زائدة، ويؤثر ثبات لزوجة الزيوت في درجات الحرارة المختلفة على كفاءة العمل في الظروف المناخية المختلفة، إذ إن هناك بعض الزيوت التي تقل لزوجتها مع ارتفاع الحرارة ما يؤثر سلبًا على كفاءة الأداء بالأيام الحارة.
الطبخ: تلعب اللّزوجة دورًا هامًا في الطبخ، على سبيل الذكر، تتأثر زيوت الطعام بالحرارة فبعضها يتأثر بارتفاع الحرارة وتقل لزوجته، وتزداد أغلب الزيوت لزوجة عندما تبرد. هذا وقد تتأثر لزوجة الدهون بالحرارة أيضًا فتكون لزجة إلى حد ما عند التسخين وتتحول إلى حالة صلبة عندما تبرد.
هناك مطابخ عديدة تعتمد على اللزوجة لتحديد وصفاتها من الصلصات المختلفة إلى الحساء، فحساء البطاطس والكراث السميك يصبح حساء الفيشي (Vichyssoise) الفرنسي عندما تقل لزوجته، وتضيف السوائل اللزجة أيضًا ملمسًا مميزًا ناعمًا للطعام مثل العسل.
الصناعة: تحتاج ماكينات ومعدات المصانع إلى تشحيم مستمر حتى تعمل بسلاسة وكفاءة. وقد تتجمع زيوت التشحيم مرتفعة اللزوجة وتتراكم لتسبب انسدادات داخل أنابيب الماكينات، بينما قد لا توفر الزيوت منخفضة اللزوجة الحماية الكافية ضد الاحتكاك لذلك يجب أن تُدرس لزوجة تلك الزيوت بعناية لاختيار النوع الأكثر كفاءة.
الطب: تلعب اللزوجة دورًا هامًا في الطب في صناعة سوائل الحقن الوريدي، فقد تسبب لزوجة الدم إذا ارتفعت عن المعدل الطبيعي جلطات خطيرة، وإذا انخفضت تؤثر على كفاءة تجلط الدم ما يسبب فرط نزف عند الجروح وقد يؤدي إلى الوفاة أحيانًا.
اقرأ أيضًا:
ترجمة: محمد شريف نصير
تدقيق: شريف مجدي
