Kapitza sayısı

Kapitza sayısı (Ka), ünlü Rus fizikçi Pyotr Kapitsa'nın adını taşıyan boyutsuz bir sayıdır. Kapitsa, ince bir sıvı filminin eğimli yüzeylerden akışını kapsamlı bir şekilde inceleyen ilk kişidir. Yüzey gerilimi kuvvetlerinin atalet kuvvetlerine oranı olarak ifade edilen Kapitza sayısı, düşen sıvı filmlerindeki hidrodinamik dalga rejiminin bir göstergesi olarak işlev görür. Sıvı film davranışı, daha genel bir serbest sınır problemi (İng. free boundary problem) sınıfının bir alt kümesini temsil eder ve evaporatörler, ısı eşanjörüler, absorpsiyon cihazları, mikroreaktörler, küçük ölçekli elektronik/mikroişlemci soğutma sistemleri, klima ve gaz türbini kanat soğutması gibi geniş bir mühendislik ve teknolojik uygulama yelpazesinde önemlidir.

II. Dünya Savaşı'ndan sonra, Kapitza, nükleer silahlar üzerinde çalışmayı reddettiği için, Fiziksel Problemler Enstitüsü (Rus. Институт физических проблем имени П. Л. Капицы РАН) müdürlüğü de dahil olmak üzere tüm görevlerinden alındı. Kırsalda bir yerde yaşamaya başlayan Kapitsa, orada gerçekleştirebileceği deneyler tasarladı, bunlar arasında düşen sıvı filmleri üzerine yaptığı deneyler de vardı.

Akışkanlar mekaniği çalışmalarında kullanılan çoğu boyutsuz sayıdan farklı olarak, Kapitza sayısı bir malzeme özelliğini temsil eder, çünkü yüzey gerilimi, yoğunluk, yerçekimi ivmesi ve kinematik viskozitenin kuvvetlerinin bir kombinasyonu ile oluşur.

$Ka={\frac {\sigma }{\rho (g\sin \beta )^{1/3}\nu ^{4/3}}}$

burada σ yüzey gerilimi (SI birimleri: N/m), g yerçekimi ivmesi (m/s²), ρ yoğunluk (kg/m³), β eğim açısı (rad) ve ν kinematik viskozitedir (m²/s).

Kaynakça

• Kalliadasis, Serafim; Ruyer-Quil, Christian; Scheid, Benoit; Velarde, Manuel García (2011). Falling Liquid Films (Volume 176 of Applied Mathematical Sciences). Springer. ISBN 978-1-84882-367-9.