צמיגות
תכונה פיזיקלית של זורמים / ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
צְמיגות היא תכונה של זורם המבטאת את התנגדות הזורם לעיוות (שינוי צורה – דפורמציה) תחת מאמץ גזירה. הצמיגות נתפסת לעיתים קרובות כסמיכות, או התנגדות למזיגה. הצמיגות מתארת את התנגדותו הפנימית של הזורם לזרימה, וניתן לחשוב עליה כעל מידה של חיכוך. לדוגמה, מתנול הוא "דליל", כלומר בעל צמיגות נמוכה, ושמן או דבש הם "סמיכים" (או צמיגים) כי יש להם התנגדות גבוהה לשינוי צורה.
צמיגות וצפיפות הן שני גדלים פיזיקליים בלתי תלויים. מבחינה מקרוסקופית, כשנוזל מסוים צפוף יותר מנוזל אחר, הנוזל הפחות צפוף יצוף על פני הנוזל היותר צפוף. כך למשל, כשנשפוך שמן על מים, השמן יצוף על פני המים, בדיוק מהסיבה ששמן פחות צפוף ממים. בשיח היומיומי "צמיגות" ו"צפיפות" לעיתים משמשים כמילים נרדפות, אך כאמור מבחינה פיזיקלית הן מהוות גדלים בלתי תלויים לחלוטין. בעוד שצפיפות מתארת את כמות החומר (מסה) ליחידת נפח, ונמדדת בקילוגרם למטר מעוקב, צמיגות מתארת את התנגדות הנוזל לזרימה, ויחידותיה הן ניוטון-שנייה למטר רבוע. למען ההבנה האינטואיטיבית: משהו שהוא יותר צפוף (=צפוף) - נוטה לשקוע, ומשהו שהוא פחות צפוף (=קלוש) - נוטה לצוף; חומר יותר צמיג (=סמיך) - נוטה להתנגד לזרימה, וחומר פחות צמיג (=דליל) - נוטה להתנגד פחות לזרימה. את העובדה שצמיגות וצפיפות הן גדלים בלתי תלויים ניתן לראות בדוגמה לפיה אם נשפוך כוהל למים, הכוהל יצוף על פני המים. משמע הכוהל פחות צפוף מהמים (יותר קלוש). עם זאת, הכוהל גם פחות צמיג ממים (יותר דליל). אם נשווה את דוגמת הכוהל לדוגמת השמן נראה שאין קשר בין צפיפות לצמיגות: שמן יותר צמיג ממים אך פחות צפוף מהם, ואילו כוהל פחות צמיג ממים ופחות צפוף מהם.
השפעת הצמיגות נובעת מהתנגשות חלקיקים הנעים במהירויות שונות. לדוגמה, בזרימה מעל פלטה נייחת, חלק ממולקולות הזורם באות במגע עם פני המשטח. כתוצאה מתנאי אי החלקה מתקבל, אם הפלטה נייחת אזי גם מולקולות הזורם נייחות ולמעשה מתקבלת שכבת זורם הנחה על הפלטה. כאשר "מטפסים" במעלה שכבות הזורם מעל הפלטה, רואים כי המהירות גדלה עד למהירות הזרימה המציפה הראשונית טרם המפגש בין הזורם לפלטה. עבור צינור, באופן דומה, בעקבות תנאי ההחלקה, לא ייווצרו מהירויות על דופן הצינור, ופרופיל הזרימה יבנה כך ששיא הזרימה תימצא על ציר הסימטריה של הצינור.
זורם (גז או נוזל) שאינו מפעיל התנגדות למאמצי גזירה נקרא זורם אידיאלי (צמיג) או זורם לא צמיג. לכל זורם שאינו "אידיאלי" קיימת צמיגות כלשהי, וערכה חיובי.
על אף ההגדרה הנ"ל, מקובל לומר כי נוזל ייקרא צמיג אם צמיגותו גדולה מצמיגות המים, וייקרא אידיאלי אם צמיגותו נמוכה מצמיגות המים.
אפשר להבין את מושג הצמיגות מתוך האנלוגיה בין מוצק לנוזל, אשר שניהם נשענים על כוחות בין אטומים. מתוך כך טבע ג'יימס מקסוול את המונח "fugitive elasticity" עבור צמיגות. כפי שבמוצקים דפורמציה אלסטית מתנגדת למאמצי גזירה, כך בזורמים קצב הדפורמציה בזמן מתנגד למאמצי הגזירה. ניתן לראות זאת בבירור מהגדרת קשיחות וצמיגות: