ماذا تفعل هذه الحاسبة
تحسب هذه الأداة اللزوجة الديناميكية (المطلقة) للماء السائل كدالة لدرجة الحرارة. أدخل درجة حرارة الماء بالدرجات المئوية أو الفهرنهايت أو الكلفن، وستُرجِع اللزوجة بوحدة ميلي باسكال-ثانية (mPa·s، وهي مطابقة للسنتيبواز) وباسكال-ثانية (Pa·s، وهي وحدة النظام الدولي) والبواز (P). يصبح الماء أرقّ بوضوح كلما ارتفعت حرارته: فعند نحو 0 °C تبلغ لزوجته ضعف لزوجته تقريباً عند درجة حرارة الجسم.
كيفية الاستخدام
اكتب درجة حرارة الماء في مربع الإدخال واختر الوحدة المناسبة (°C أو °F أو K). تحوّل الحاسبة القيمة إلى درجة حرارة مطلقة، ثم تطبّق علاقة اللزوجة وتعرض النتيجة. صُمّمت هذه العلاقة للماء السائل عند درجات حرارة تتراوح تقريباً من 0 °C حتى 370 °C (تحت الضغط)، ولهذا تُرفَض المدخلات البعيدة كثيراً عن هذا النطاق.
شرح المعادلة
تُحسب اللزوجة بعلاقة تجريبية من نوع فوغل شائعة الاستخدام للماء:
$$ \mu(T) = A \cdot 10^{ \frac{B}{\,T - C\,} } $$هنا T هي درجة الحرارة المطلقة بالكلفن، والثوابت المضبوطة هي A = 2.414×10-5 Pa·s وB = 247.8 K وC = 140 K. تخرج النتيجة μ بوحدة باسكال-ثانية؛ اضربها في 1000 للحصول على mPa·s (سنتيبواز) أو في 10 للحصول على البواز. تبلغ دقة الملاءمة نحو 1% بين 0 و100 °C، مع خطأ أكبر قليلاً قرب نقطة التجمد.
مثال محلول
بالنسبة للماء عند 20 °C، حوّل أولاً إلى الكلفن: T = 20 + 273.15 = 293.15 K. ثم احسب الأس، 247.8 / (293.15 − 140) = 1.618، ومن ثمّ:
$$ \mu = 2.414 \times 10^{-5} \cdot 10^{ \frac{247.8}{\,293.15 - 140\,} } = 1.002 \times 10^{-3}\ \text{Pa s} $$وهذا يساوي 1.002 mPa·s (أو 1.002 cP)، وهو مطابق للقيمة المرجعية للماء عند درجة حرارة الغرفة.
الأسئلة الشائعة
لماذا تنخفض لزوجة الماء مع ارتفاع درجة الحرارة؟ يمنح تسخين الماء جزيئاته طاقة حرارية أكبر، ما يُضعِف شبكة الروابط الهيدروجينية التي تقاوم التدفق، فيصبح السائل أرقّ ويتدفق بسهولة أكبر.
ما لزوجة الماء عند درجة حرارة الغرفة؟ عند 20 °C تبلغ اللزوجة الديناميكية للماء نحو 1.00 mPa·s، وتنخفض إلى نحو 0.89 mPa·s عند 25 °C.
هل اللزوجة الديناميكية هي نفسها السنتيبواز؟ السنتيبواز وحدة وليست كمية مختلفة: 1 mPa·s يساوي تماماً 1 cP، لذا فإن اللزوجة الديناميكية المعبَّر عنها بالسنتيبواز هي نفس الرقم المعروض بوحدة mPa·s.
