الفيسكوميتر (Viscometer) هي عبارة عن أجهزةٍ مختصّةٍ بقياس لزوجة (Viscosity) مادّةٍ ما. ولتعريف اللّزوجة يمكن القول انها ما يُعاكس السيولة أي هي مقاومة السائل أو الغاز للتدفّق والجريان وهو ما يؤثر على عمليّات البخ وملء أو حشو الفراغات. أما فيزيائيًّا فيمكن الحصول على قيمة اللّزوجة بتقسيم ضغط القص أو التشويه على معدّل التشوّه أو التغيير الحاصل، ويبقى هذا الناتج ثابتًا للسائل عند درجة حرارة معيّنة.

أمّا عن أجهزة القياس فهي عديدة ولكن لفهم آلية عملها علينا أولًا التفريق بين:

  • اللزوجة الميكانيكيّة: هي المقاومة التي تبديها المادّة (سائلًا كانت أم غازًا) عند تعرّضها لقوى خارجيّة. تُساعد هذه اللزوجة في معرفة خواصّ المادّة وتغيّرها نتيجة للقوى. أحد الأجهزة المستخدمة في قياس اللزوجة الميكانيكيّة جهاز Brookfield وأكثر ما يُستخدم مع المواد عالية اللزوجة.
  • اللزوجة الحركيّة: تدرس لزوجة المادّة بمعزل عن تطبيق أيّ قوّة خارجية وذلك تحت تأثير الجاذبيّة الأرضيّة فقط. الجدير بالذكر أنه يمكن لمادتين أن تختلفا في اللزوجة الحركية وتتساويا في اللزوجة الميكانيكيّة.

وعليه لقياس لزوجة المادّة نذكر الأجهزة التالية:

  • أنبوب U (U-Tube Viscometers): يقيس اللزوجة الميكانيكيّة بالاعتماد على الزمن الذي تستغرقه المادّة لتنتقل من نقطةٍ في انبوبٍ رفيعٍ إلى أخرى، كما يجب معرفة كثافة السائل لتطبيق القانون الخاص بهذه الطريقة.
  • قياس هبوط جسم كروي (Falling Sphere Viscometers): يشبه الجهاز السابق حيث يتم قياس اللزوجة حسب المدّة التي تستغرقها كرة معروفة الكثافة ونصف القطر أثناء سقوطها. هذه الآلية مشتقّة من قانون ستوكس (Stocks).
  • قياس هبوط المكبس (Falling Piston Viscometers): تمامًا مثل مبدأ ما سبَق ولكن بدلًا من الكرة يحوي الجهاز مكبس، كما أنه من الأجهزة الشائعة لسهولة استخدامه وقلّة أعطاله.
  • مقياس اللزوجة الدوراني (Rotational Viscometers): يندرج تحت هذه الخانة أجهزةٌ عديدةٌ وجميعها ذات المبدأ نفسه وهو قياس اللزوجة أثناء الحركة الدورانيّة، بطريقةٍ أخرى قياس مقاومة السائل للعزم.
  • مقياس اللزوجة الفقاعيّة (Bubble Viscometers): من الطرق سريعة النتيجة والفعاليّة خاصّةً مع القوام الصمغي. تُقاس اللزوجة بهذه الطريقة بالاعتماد على سرعة وبالتالي الزمن المطلوب للفقاعات لترتفع وتصل لسطح السائل.
  • المقياس الغلفاني (Rheometers): متعدّد الأنواع، أكثر ما يُستعمل مع السوائل غير النيوتونيّة (non-newtonian) وهي السوائل التي لا يمكننا التعبير عن لزوجتها باستخدام قيمةٍ ومقدارٍ واحدٍ.

بحيث تتصرّف هذه السوائل بطريقةٍ أكثر تعقيدًا وذلك لدخول بعض الزوائد فيها كالفقاعات أو القطرات أو الجزيئات أو حتى البوليمرات. من الأسماء الأخرى لهذه السوائل هي السوائل المنظمة أو السوائل المعقدة، وأفضل طريقة لقياس لزوجتها هي باستخدام المقياس الغلفاني.

من المنتجات ذات الطبيعة غير النيوتونيّة معاجين الأسنان، والميونيز، ومستحضرات التجميل والإسمنتيّات. من الوارد أيضًا أن تُبدي هذه السوائل ظواهر أخرى مثل إجهاد الخضوع، والتقلُّب السُّلْكِي والمرونة اللزجة التي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على سلوك المادّة وأدائها المطلوب.

جميع هذه الأجهزة شائعة الاستخدام وذلك لضرورة معرفة لزوجة المادّة في كثيرٍ من الحالات، فمثلًا تدخل أهمية اللّزوجة عالم الصناعات بجميع أشكالها الغذائية، والشخصيّة، والدوائيّة وذلك فيما يخصّ المعالجة والاستخدام والفعاليّة. كما تُعتبر عاملًا مهمًّا فيما يتعلق بديمومة وكثافة الملوّنات والدهانات.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو الفيسكوميتر في الفيزياء؟"؟