سیال
در فیزیک، یک مادهٔ شاره یا سَیّال (انگلیسی: Fluid؛ ماده‌ای است که پیاپی زیر فشار برشی یا نیروی خارجی تغییرشکل می‌دهد (جاری می‌شود). حالت مایع یکی از فازهای ماده است و مایع‌ها، گازها و پلاسماها را در بر می‌گیرد. این‌ها موادی هستند که دارای مدول برشی صفر هستند (به عبارتی دیگر، موادی هستند که نمی‌توانند در برابر هر نیروی برشی که بر آن‌ها اعمال شود مقاومت کنند).
| مکانیک محیط‌های پیوسته |
|---|
هرچند اصطلاح "مایع"، هم فاز مایع هم فاز گاز را شامل می‌شود، اما در کاربردهای فراگیر، از "مایع" بیشتر به عنوان مترادف "سیال" استفاده می‌شود، بدون توجه به این که دلالت بر وجود گاز را هم به عنوان یک سیال در آن باشد. این استفاده محاوره‌ای، در پزشکی و تغذیه نیز (در انگلیسی) معمول است؛ ("سیال زیادی مصرف کنید" به جای مایعات زیادی مصرف کنید).
مایعات یک سطح آزاد را تشکیل می‌دهند؛ یعنی سطحی که توسط ظرفی که مایع در آن قرار گرفته، ایجاد نمی‌شود در حالی که گازها چنین نیستند. به مایعاتی با ویژگی ویسکوالاستیک مانند پاستل (مداد شمعی) وقتی نیروی ناگهانی اعمال می‌شود، مانند یک جامد رفتار می‌کنند. همچنین به نظر می‌رسد موادی که دارای گران‌روی بسیار بالایی اند مانند قیر آسفالت، به مانند یک جامد رفتار می‌کنند.
انواع شاره‌ها
شاره‌ها در یک نگاه کلی به شارهٔ نیوتنی و غیر نیوتنی تقسیم‌بندی می‌شوند. شاره‌های نیوتنی سیالاتی هستند که در آن‌ها تنش برشی متناسب با تغییرات کرنش برشی است. ثابت تناسب در این حالت لزجت شاره می‌باشد. تقریباً هیچ شارهٔ نیوتنی در واقعیت وجود ندارد و این تنها فرضی برای ساده‌سازی می‌باشد که البته در بسیاری از محاسبات، تقریب خوبی به‌شمار می‌رود. در طرف دیگر شاره‌های غیر نیوتنی قرار می‌گیرند که رابطه بین تنش و نرخ کرنش در آن‌ها خطی نیست و می‌تواند با افزایش تنش، شاره رقیقتر یا غلیظتر گردد. در دستهٔ دیگری از شاره‌های غیر نیوتنی، پارامتر لزجت به زمان نیز وابسته است. به بیان دیگر برای این شاره‌ها تا حدی حافظه تنشی مانند جامدات وجود دارد.[1]
مکانیک شاره‌ها
دانش شاره‌ها به بررسی رفتار و واکنش‌های شاره بر اثر نیروهای وارد بر آن می‌پردازد. به‌طور کلی شاره‌ها در دو حالت استاتیکی و دینامیکی بررسیده‌می‌شوند. رفتار دینامیک شاره‌ها را می‌توان با معادلات ناویه-استوکس توصیف نمود. معادله ناویه استوکس یک دستگاه از معادلات دیفرانسیل پاره‌ای است که از قانون‌های زیر بدست آمده‌اند:
- پیوستگی (بقای ماده)
- پایستگی تکانه خطی
- پایستگی تکانه زاویه‌ای
- پایستگی انرژی
جستارهای وابسته
- ماده (فیزیک)
- مایع
- گاز
- پلاسما (حالت چهارم)
منابع
- Bird, Byron; Stewart, Warren; Lightfoot, Edward (2007). Transport Phenomena. New York: Wiley, Second Edition. p. 912. ISBN 0-471-41077-2.
- مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «fluid». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۱۲ فوریه ۲۰۱۶.