צמיגות של נוזלים
מדוע דבש זורם לאט ומים זורמים מהר?
מהי צמיגות?
ההסבר לפי מודל החלקיקים
צמיגות תלויה בחוזקם של כוחות הקוהזיה (כוחות משיכה בין-מולקולריים) המקבעים את החלקיקים בנוזל. כליאת החלקיקים והתנגדותם להחלקה זה על זה קובעים את החיכוך הפנימי בזרימה, המהווה את רמת הצמיגות.
כשהכוחות בין החלקיקים חזקים, קשה להם לנוע זה לצד זה ← צמיגות גבוהה (דבש, שמן).
כשהכוחות חלשים, החלקיקים נעים בחופשיות ← צמיגות נמוכה (מים, אלכוהול).
זה כמו ההבדל בין ללכת בתוך בריכת כדורים (קל) לבין ללכת בתוך ג'לי (קשה)!
ככל שהכוחות בין החלקיקים חזקים יותר, כך הנוזל צמיג יותר וזורם לאט יותר.
צמיגות נמוכה
נוזלים שזורמים מהר:
• מים
• אלכוהול
• חומץ
• בנזין
צמיגות בינונית
נוזלים שזורמים בינוני:
• שמן זית
• שמן סויה
• חלב
• מיץ סמיך
צמיגות גבוהה
נוזלים שזורמים לאט:
• דבש
• סירופ
• קטשופ
• זפת
גורמים המשפיעים על צמיגות
| גורם | השפעה | הסבר |
|---|---|---|
| טמפרטורה | חימום ← צמיגות יורדת | החלקיקים נעים מהר יותר, כוחות המשיכה נחלשים |
| כוחות בין חלקיקים | כוחות חזקים ← צמיגות גבוהה | קשה לחלקיקים להחליק זה על זה |
| מבנה מולקולרי | מולקולות גדולות ← צמיגות גבוהה | מולקולות גדולות "מסתבכות" זו בזו |
* לכן דבש חם זורם מהר יותר מדבש קר!
צמיגות בחיי היומיום
שמן מנוע
שמן מנוע צריך להיות בדיוק בצמיגות הנכונה: לא סמיך מדי (שלא יתקשה לזרום) ולא דליל מדי (שיגן על חלקי המנוע).
סירופ ורטבים
דבש, סירופ מייפל וקטשופ הם כולם נוזלים צמיגים. נסו לחמם דבש ותראו שהוא זורם מהר יותר!
שמפו ומרכך
שמפו צמיג יותר ממים כדי שיישאר על השיער ולא ייזל מיד. המרכך אף צמיג יותר.
צבע ולכה
צבע צריך להיות צמיג מספיק כדי לא לטפטף מהקיר, אבל לא צמיג מדי כדי שניתן יהיה למרוח אותו.
דבש קר מול דבש חם
דבש קר
בטמפרטורה נמוכה, החלקיקים נעים לאט וכוחות המשיכה ביניהם חזקים.
הדבש סמיך מאוד וכמעט לא זורם.
דוגמה: דבש מהמקרר כמעט לא ייצא מהצנצנת!
דבש חם
בטמפרטורה גבוהה, החלקיקים נעים מהר וכוחות המשיכה ביניהם נחלשים.
הדבש הופך לנוזלי יותר וזורם בקלות.
דוגמה: חממו דבש במיקרוגל לכמה שניות והוא יהפוך לנוזלי!
זו הסיבה שמחממים מנוע רכב לפני נסיעה בחורף - כדי שהשמן יזרום טוב יותר!
ניסוי: מירוץ הנוזלים
בדקו מי זורם מהר יותר! זהו ניסוי פשוט למדידת צמיגות:
- הניחו גולה (כדורון) בתוך כוס מים ובתוך כוס דבש
- שחררו את הגולות באותו זמן ומדדו כמה זמן לוקח לכל אחת לשקוע לקרקעית
- ככל שלוקח יותר זמן - הנוזל צמיג יותר
- חזרו על הניסוי עם דבש חם - מה קרה?
שאלה לחשיבה
למה חשוב לחמם מנוע לפני נסיעה בחורף?
בחורף, שמן הרכב מתקרר ולכן צמיגותו גוברת דרמטית עקב התחזקות הקשרים הבין-מולקולריים. שמן צמיג מתקשה משמעותית לזרום אל הבוכנות ורכיבי המנוע הפנימיים. חימום המנוע לפני תחילת התנועה מספק אנרגיה תרמית המפחיתה את הצמיגות, מבטיחה סיכה אופטימלית ומונעת נזק חמור מבלאי ושחיקה מכנית עקב חיכוך מערכות.
גם דם הוא נוזל עם צמיגות! צמיגות הדם משפיעה על זרימתו בגוף.
דם צמיג מדי זורם לאט ויכול לגרום לקרישים ולחסימות בכלי הדם. דם דליל מדי לא נקרש מספיק מהר כשיש פציעה.
- שתייה מספקת של מים מדללת את הדם ומשפרת את הזרימה
- התייבשות מגבירה את צמיגות הדם ומסכנת את הלב
- תרופות מדללות דם נועדו להפחית את הצמיגות ולמנוע קרישים
שאלה לחשיבה
למה דבש שנשמר במקום חמים נשפך בקלות, אבל אותו דבש נעשה איטי וסמיך כשהוא מתקרר?
כשהדבש חם, לחלקיקים שלו יש יותר אנרגיה והם מצליחים להחליק זה על זה בקלות רבה יותר, ולכן הצמיגות יורדת והוא זורם מהר. כשהדבש מתקרר, התנועה נחלשת וכוחות המשיכה בין החלקיקים מורגשים יותר, ולכן הזרימה נעשית איטית וסמיכה.