Ciecz doskonała, ciecz nieściśliwa, nielepka, inaczej: płyn idealny. Pojęcie to stosuje się w hydrodynamice i aerodynamice do opisu laminarnych przepływów, przy dużych liczbach Reynoldsa.

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).

Inne znaczenie słowa "lepkość" odnosi się do "czepności" - terminu stosowanego w dziedzinie klejów.

Zgodnie z laminarnym modelem przepływu lepkość wynika ze zdolności płynu do przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami.

Różnice w prędkościach warstw są charakteryzowane w modelu laminarnym przez szybkość ścinania. Przekazywanie pędu zachodzi dzięki pojawieniu się na granicy tych warstw naprężeń ścinających. Wspomniane warstwy są pojęciem hipotetycznym, w rzeczywistości zmiana prędkości zachodzi w sposób ciągły (zobacz: gradient), a naprężenia można określić w każdym punkcie płynu. Model laminarny lepkości zawodzi też przy przepływie turbulentnym, powstającym np. na granicy płynu i ścianek naczynia. Dla przepływu turbulentnego jak dotąd nie istnieją dobre modele teoretyczne.

Metoda Stokesa:

Każde ciało poruszające się w cieczy czy w gazie doznaje pewnej hamującej siły wskutek tego, że warstewki cieczy przylegającej do ciała będącego w ruchu pociągają za sobą coraz dalsze warstewki sąsiednie. Mamy tu do czynienia z przesuwaniem się jednych warstw cieczy względem drugich. Istnieje gradient prędkości cząstek cieczy w kierunku prostopadłym do kierunku ruchu

Zjawisko lepkosci wykazuja wszystkie ciecze i gazy. (Jednym dosc szczególnym wyjątkiem jest ciekły hel, który w temperaturach bliskich zera bezwzglednego wykazuje zjawisko nadciekłosci czyli zupełne znikniecie lepkosci.) Lepkosc zalezy w duzym stopniu od temperatury. Dla gazów rosnie proporcjonalnie do temperatury bezwzglednej. Dla cieczy zmniejsza sie znacznie ze wzrostem temperatury. Bardzo silna zależność temperaturowa obserwuje sie dla cieczy o duzej lepkosci jak np. dla gliceryny czy dla olejów silnikowych.

Newtona równanie lepkości, równanie głoszące, że siła styczna potrzebna do pokonania tarcia wewnętrznego przesuwających się względem siebie warstw (płynącej cieczy) o jednostkowej powierzchni jest proporcjonalna do gradientu prędkości tych warstw. Współczynnik proporcjonalności występujący w tym równaniu jest nazywany współczynnikiem lepkości dynamicznej.

Lepkość jest właściwością materii we wszystkich stanach skupienia, związaną z oddziaływaniami międzycząsteczkowymi. Lepkością albo tarciem wewnętrznym nazywa się opór, jaki występuje podczas ruchu jednych części (warstw) ośrodka względem innych. W przypadku laminarnego przepływu cieczy w rurce o promieniu R wszystkie jej warstwy poruszają się w kierunkach równoległych, przy czym każda warstwa oddalona o r od osi rurki ma inną prędkość
. Największą prędkość ma warstwa cieczy poruszająca się wzdłuż osi rurki (r=0), a w miarę zbliżania się do ścian rurki prędkość ruchu warstw cieczy maleje, aby na jej brzegu osiągnąć wartość
. Gradient prędkości dυ/dr odpowiada zmianie prędkości cieczy dυ pomiędzy warstwami oddalonymi o nieskończenie małą odległośc dr.

Zgodnie z prawem Newtona, siła styczna F potrzebna do nadania cieczy o współczynniku lepkości η gradientu prędkości dυ/dr na powierzchni A równoległej do kierunku przepływu wynosi:

Jednostką współczynnika lepkości dynamicznej zwanego lepkością bezwzględną η w układzie SI jest Nsm^-2 = kgm^-1s^-1. W układzie CGS jednostką lepkości jest puaz, P=gcm^-1s^-1; 1 P = 10^-1 Nsm^-2.

Znane są liczne metody wyznaczania lepkości cieczy. Do najczęściej stosowanych należą: metody oparte na pomiarze szybkości przepływu cieczy przez rurkę kapilarną oraz metody oparte na pomiarze szybkości opadania kulki w badanej cieczy.

Działanie wiskozymetrów kapilarnych opiera się na równaniu Poiseuille'a, zgodnie z którym objętość cieczy V przepływająca w czasie t przez kapilarę o promieniu R i długości l pod wpływem różnicy ciśnień ၄p wynosi:

Zakłada się przy tym, że

- badana ciecz jest nieściśliwa

- przepływ jest laminarny

- warstwa poruszająca się w osi kapilary ma prędkość największą, prędkość pozostałych warstw kapilary zmienia się malejąco do zera (dla warstwy przylegającej bezpośrednio do ścianki)

• poszczególne warstwy poruszają się ruchem jednostajnym

• przepływ cieczy następuje na skutek istnienia różnicy ciśnień na obu końcach kapilary.

Zależność pomiędzy temperaturą, a lepkością cieczy opisuje równanie Arrheniusa-Guzmana:

gdzie A - stała charakterystyczna dla danej cieczy, E - energia aktywacji lepkości, T - temperatura bezwzględna.

Ruch ciała w ośrodku lepkim

Siły oporu ośrodka - siły tarcia wewnętrznego T oraz siły oporu ciśnieniowego R. Wtedy całkowite siły oporu ruchu obliczamy ze

wzoru: Rc = T + R. Siły T są proporcjonalne do prędkości względnej ciała i ośrodka . Siły oporu ciśnieniowego są proporcjonalne do

kwadratu prędkości względnej. Dla małych prędkości dominuje T a dla duŜych - R.

Dla sztywnej kulki siły te moŜemy obliczyć, ze wzorów:

Siła tarcia T (siła Stokesa ): T  6  r   v gdzie r jest promieniem kulki, v jej prędkością względem ośrodka, a η - lepkością

dynamiczną ośrodka.

Siła oporu ciśnieniowego:

R = k**r²ρ/2*v²

gdzie ρ - gęstość ośrodka, k (0,2;0,4)

Liczba Reynoldsa:

Re = R/T

Gdy Re <1 dominuje lepkość, gdy Re >1, dominuje opór ciśnieniowy.

Prawo Stokesa - prawo określające siłę oporu ciała w kształcie kuli poruszającego się w płynie (cieczy lub gazie). Zostało odkryte w roku 1851 przez Sir George'a Stokesa.

Prawo wyraża się wzorem:

F =9 -6  r  v

gdzie:

 - siła oporu,

η - lepkość dynamiczna płynu,

r - promień kuli,

v - prędkość ciała względem płynu.

Przepływ laminarny jest to przepływ uwarstwiony (cieczy lub gazu), w którym kolejne warstwy płynu nie ulegają mieszaniu (w odróżnieniu od przepływu turbulentnego, burzliwego). Przepływ taki zachodzi przy małych prędkościach przepływu, gdy liczba Reynoldsa nie przekracza tzw. wartości krytycznej.

Poiseuille'a prawo, prawo opisujące natężenie Q przepływu laminarnego cieczy o współczynniku lepkości dynamicznej ρ przez kapilarę o długości l i promieniu r, pod wpływem różnicy ciśnień ΔP. Prawo Poiseuille'a wyrażone jest wzorem:

Prawo odkrył francuski fizyk J.L. Poiseuille (1799-1869) w 1841.

przepływ turbulentny, przepływ burzliwy, przepływ niestacjonarny, przepływ płynu, w którym parametry przepływu (prędkość, ciśnienie, gęstość i in.) w poszczególnych punktach przepływu zmieniają się w sposób chaotyczny; występuje, gdy liczba Reynoldsa przekracza wartość krytyczną.

Sedymentacja (łac. sedimentum = osad) - proces opadania zawiesiny ciała stałego w cieczy w wyniku działania siły grawitacji lub sił bezwładności. Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości większej niż gęstość cieczy. Sedymentacja prowadzi więc do rozdziału substancji niejednorodnych, a kryterium podziału jest gęstość.

---