Maddenin
bulunduğu bir halde sıvı durumudur. Sıvıları meydana getiren moleküller
birbirlerinin üzerinden kayabilirler. Bu nedenle içine konuldukları
kabın şeklini alırlar. Sıvılar üzerlerine uygulanan basıncı her yöne
doğru iletirler. Sıvılar gazlara göre sesi daha iyi iletirler.
Sıvıların aynı sıcaklık ve basınçta yoğunlukları her zaman aynı
değerdedir.

Sıvılar sıkıştırılamaz. ( Sıkıştırılabilir olmalarına rağmen bu değer çok küçük olduğu için, sıkıştırılamaz kabul edilebilir. )

 

Viskozite.
Eskiden “ lüzucet “, bugün ise “ viskozite “ denilen özellik,
akışkanların diğer önemli bir fiziksel özelliği olup kelime olarak
Fransızcadan aynen alınmıştır. Nitel bir tanım ile:

 

“ Viskozite, akışkanın etkilendiği kuvvetler altında şekil değiştirmeye gösterdiği direnç’tir “

 

Ne
kadar zor şekil değiştirebiliyorsa, akışkan o kadar viskoz ve ne kadar
kolay şekil değiştirebiliyorsa akışkan o kadar az viskozdur. Su, alkol
gibi sıvılar ile gazlar az viskoz, fakat yağ, parafin, bitüm gibi
akışkanlar ise giderek artan derecede viskozdurlar. Gerçekten benzer
veya eşit şartlarda yağ ( makine yağı veya zeytinyağı ) dolu bir kap,
su dolu bir kaptan daha uzun sürede boşalır.

 

Viskozitenin
nicel tanımı “ Newton’un viskozite kanunu “ yardımı ile yapılmaktadır.
Bu kanunu anlamak için aşağıdaki oldukça idealize edilmiş deneyi
incelemek gereklidir.

 

 

Şekilde
görüldüğü gibi, D derinliği oldukça küçük olan sıvının yüzeyinde, sıvı
ile temas eden yüzeyinin alanı A olan bir katı, örneğin bir tahta
parçası düşünelim. Şekilde bu katı cisim yandan görülmektedir. Sıvı bir
kabın içinde olup, kabın tabanı koyu bir çizgi ile belirtilmiştir. Bu
katı cisim şekildeki gibi sıvının yüzeyine temas etmekte ancak
batmamaktadır. Tahta parçası Us hızı ile sıvı yüzeyine paralel olarak
hareket etsin. Sıvının tahtaya değen danecikleri tahtaya yapışırlar ve
onunla beraber hareket ederler. Genel olarak doğru kabul edilen bu
özelliğe, yani:

 

“ Katı yüzeye değen akışkan
daneciklerin katı yüzeye yapışmalarına ve o yüzeyin sahip olduğu
harekete aynen sahip olmalarına, akışkanların yapışma özelliği denir. “

 

Bu
özellik nedeni ile sıvının tahta parçasına değen danecikleri Us hızı
ile hareket edeceklerdir. Üst sıradaki akışkan danecikleri
hareketlerini bir alt sıradaki daneciklere aktarırlar, ancak alt
sıradakiler üsttekilerden daha az hareket ederler. Benzer şekilde
ikinci sıradaki danecikler de hareketlerini altlardaki üçüncü
sıradakilere aktarırlar, ama bu sonuncular da ikinci sıradakilerden
daha az hareket ederler. Bu olay aşağı doğru aynı düzende devam eder.
Kabın tabanına değen akışkan danecikleri yapışma özelliğinden dolayı
hareketsizdirler. Dolayısıyla yukarıdan aşağı doğru inerken, hızın
azalması, tabandaki daneciklerin hareketsizliği veya hızın sıfırlanması
ile sonuçlanır. Daneciklerin sahip oldukları hareketi diğer daneciklere
aktarmaları, fakat aktarılan hareketin aktarılandan az olması,
viskozite özelliğinden başka bir şey değildir.

Bu açıklamadan anlaşılacağı gibi:

a.       viskozite
nedeni ile birbirine değmekte olan akışkan tabakaları hareketlerini
birbirlerine aktarırlar, ancak hareketin aktarıldığı tabakanın
hareketi, aktarılandan azdır.

b.       Yapışma özelliği nedeni ile katı cidarlara değen akışkan danecikleri katı cidarın hareketini aynen tekrarlarlar.

 

Tahta
parçasını Us sabit hızı ile hareket ettirmek için tahta parçasına
gereken kuvvet F ise, deneylerin de gösterdiği gibi bu kuvvet temas
alanı A ve tahta parçasının hızı Us ile “doğru orantılıdır. Gerçekten,
temas alanı A ne kadar büyükse ve ne kadar büyük bir hızla hareket
ettirilirse, gerekli olan kuvvet de o kadar büyük olacaktır. Ancak
önceden tahmin edilmesi pek kolay olmayan derinlik etkisi deneylerle
ortaya konulabilmektedir. F kuvveti D derinliği ile ters orantılıdır. D
ne kadar büyükse F o kadar küçük veya D ne kadar küçük ise F o kadar
büyüktür. Bu sonuçlar, bir orantılılık şeklinde yazılırsa:

 

                                     Fα A ( Us / D )       bulunur.

 

Yüzeysel
Çekilme ve Kılcallık: Yüzeysel çekilme ve bunun sonucu olan kılcallık,
sıvıların serbest yüzlerinde fark edilen fiziksel bir özelliktir.
Serbest yüz, sıvının atmosfere veya bir gaz ortamına açık olan ve
onunla temas halinde olan ara yüzüdür. Serbest yüzün altındaki
katmanlarda bulunan sıvı molekülleri arasındaki kuvvetler ( kohezyon
kuvvetleri ) her yönden etki yarattıkları için denge halindedirler.
Ancak, bir serbest yüzeyin oluşması halinde, yüzeydeki molekülleri
etkileyen ve alt katmanlardaki moleküllerden gelen kuvvetleri
dengeleyecek üst katman molekülleri yoktur. Serbest yüzün, yerinde ve
dengede durabilmesi, yukarıdaki gazın basıncı ve yüzeydeki moleküller
arasındaki ek bir etkileşim ile olanaklıdır. Bu ek etkileşim yüzeysel
çekilmedir. ( Burada “ yüzeysel çekilme “ olarak adlandırılan özellik,
bir çok yerde “ yüzeysel gerilme “ olarak anılmaktadır. Gerilme kavramı
başlı başına bir anlamı, içeriği olan bir kavramdır ve yüzeysel çekilme
ile bir ilgisi yoktur. Boyut olarak farklıdır, fiziksel olarak
farklıdır. )

 

Yüzeysel çekilme ancak serbest
yüzeyin eğrisel yüzey olmaması halinde etkisini gösterir. Eğer serbest
yüzey bir düzlem ise, bu halde serbest yüzeyi yerinde ve dengede tutan
yalnızca üsteki gaz basıncıdır.

 

Serbest yüzey
sıvı, gaz ve katı gibi üç maddenin bir noktada buluşmaları ile ortaya
çıkmış ise, bu halde sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetleri
ile, sıvı-katı arasındaki adhezyon ( yapışma ) kuvvetlerinin sonucu
olarak yüzey çekilmesi ortaya çıkar. Yüzeysel çekilmenin değeri sıvı,
gaz ve katı cismin cinslerine göre farklılıklar gösterir. Her üç
maddeyi belirterek yüzeysel çekilmenin değerini bulmak gerekir. Örneğin
su-hava-cam için yüzey çekilmesi, su-hava-demir üçlüsünün yüzey
çekilmesinden farklıdır.

 

Serbest yüzeyin eğrisel
bir yüzey olması halinde, yüzey çekilmesi, serbest yüzeyin altında
moleküller ile üstündeki moleküller arasında bir basınç farkı meydana
getirir. Bu basınca “ kılcal basınç “ denir. Kılcal basınç nedeni ile
ince ( kılcal ) borularda sıvılar yukarı veya aşağı doğru hareket eder
ve sonuçta belirli bir seviyede durur. Bu olaya da “ kılcallık “ denir.
Kılcal boruda sıvı yükselirse bu sıvıya “ ıslatan sıvı “ aksi halde “
ıslatmayan sıvı “ denir. Su, şarap, gliserin gibi sıvılar ıslatan
sıvılar olmasına karşın, cıva ıslatmayan sıvılara örnektir.

 

 

Yukarıdaki
şekilde çapı D olan kılcal cam boruda ıslatan bir sıvı için
gözlemlenebilecek durum şematik olarak gösterilmiştir ( a ). Şeklin ( b
) parçasında ise kılcal cam borunun üst kısmındaki sıvının ( su ), gaz
( hava ) ve katı cisim ( cam ) ile temasında meydana gelen eğrisel
serbest yüzey temsil edilmektedir. Burada oluşan şekle “ menisküs “
denir. Yüzey çekilmesi menisküsün cam ile temas ettiği noktadaki teğet
yönünde etki etmektedir ve genelde boru ekseni ( veya kenarı ) ile bir
açı yapar ( α ).

 

Menisküsün yarım küre olduğunu
varsaymak, boru çapının çok küçük olduğu kılcal borularda önemli bir
hata meydana getirmez. Bu varsayım yapılırsa, menisküsün her iki
yöndeki eğrilik yarıçapları eşitlenir ve boru yarıçapı olur. Yani bu
varsayımla R1 = R2 = D/2 dir. Dolayısıyla:

                                    

                                    Δ p = 4 σ / D     dir.

 

Diğer
taraftan Δ p = p2 – p1 olup, 1 rakamı kılcal borunun üst ucunda serbest
yüzün tam üstündeki ( gaz içindeki ) yatayı, 2 rakamı ise tam altındaki
yatayı göstermektedir. Bunlar arasında fark yaklaşık olarak sıvı
molekülünün merkezi ile buna değen hava molekülünün merkezi arasındaki
yükseklik farkı kadardır. 4 rakamı geniş kaptaki su yüzeyini ve 3
rakamı da bu yüzeyin kılcal boru içindeki uzantısını gösterir.

 

Yüzey
çekilmesinin önem taşıdığı olaylar arasında kılcal dalgaların
mekaniğini ( çay bardağının titreşmesi halinde çayın yüzeyinde oluşan
kırışıklıklar ) ve yer altı sularının modellemesinde kullanılan
Hele-Shaw ( okunuşu: Hele-Şov ) aletindeki gibi bazı olayları saymak
olanaklıdır.