Исследование зависимости вязкости растворов от концентрации с помощью вискозиметра. Измерение вязкости крови: Учебно-методическая разработка лабораторной работы по курсу «Медицинская и биологическая ф

У этого термина существуют и другие значения, см. Вязкость (значения).

Механика сплошных сред
Сплошная среда
Классическая механика

Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса

Теория упругости

Напряжение · Тензор · Твёрдые тела · Упругость · Пластичность · Закон Гука · Реология · Вязкоупругость

Гидродинамика

Жидкость · Гидростатика · Гидродинамика · Вязкость

· Ньютоновская жидкость · Неньютоновская жидкость · Поверхностное натяжение

Основные уравнения

Уравнение непрерывности · Уравнение Эйлера · Уравнения Навье — Стокса · Уравнение вихря · Уравнение диффузии · Закон Гука

Известные учёные

Ньютон · Гук Бернулли · Эйлер · Коши · Стокс · Навье

См. также: Портал:Физика
п • о • р


Поведение жидкости с малой (сверху) и с большой (снизу) вязкостью
Вя́зкость

(
вну́треннее тре́ние
) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — ·, в системе СГС — пуаз; 1 Па·с = 10 пуаз) и кинематическую вязкость (единица измерения в СИ — м²/с, в СГС — стокс, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка 1011—1012 Па·с.

Содержание

  • 1 Сила вязкого трения
  • 2 Вторая вязкость
  • 3 Вязкость газов 3.1 Влияние температуры на вязкость газов
  • 4 Вязкость жидкостей
      4.1 Динамическая вязкость
  • 4.2 Кинематическая вязкость
  • 4.3 Условная вязкость
  • 4.4 Ньютоновские и неньютоновские жидкости
  • 5 Вязкость аморфных материалов
  • 6 Относительная вязкость
  • 7 Вязкость некоторых веществ
      7.1 Вязкость воздуха
  • 7.2 Вязкость воды
  • 7.3 Динамическая вязкость разных веществ
  • 8 Примечания
  • 9 См. также
  • 10 Литература
  • 11 Ссылки
  • Общие сведения

    Вот что происходит, когда шарик падает в невязкую жидкость — кофе

    Вязкость определяет внутреннее сопротивление жидкости силе, которая направлена на то, чтобы заставить эту жидкость течь. Вязкость бывает двух видов — абсолютная и кинематическая. Первую обычно используют в косметике, медицине и кулинарии, а вторую — чаще в автомобильной промышленности.

    Абсолютная вязкость и кинематическая вязкость

    Абсолютная вязкость

    жидкости, также называемая динамической, измеряет сопротивление силе, заставляющей ее течь. Она измеряется независимо от свойств вещества.
    Кинематическая вязкость
    , наоборот, зависит от плотности вещества. Для определения кинематической вязкости абсолютную вязкость делят на плотность этой жидкости.

    Кинематическая вязкость зависит от температуры жидкости, поэтому помимо самой вязкости необходимо указывать при какой температуре жидкость приобретает такую вязкость. Вязкость машинного масла обычно измеряют при температурах 40° C (104° F) и 100° C (212° F). Во время замены масла в автомобилях автомеханики часто используют свойство масел становиться менее вязкими при повышении температуры. Например, чтобы удалить максимальное количество масла из двигателя, его предварительно прогревают, в результате масло вытекает легче и быстрее.

    Ньютоновские и неньютоновские жидкости

    Вязкость изменяется по-разному, в зависимости от вида жидкости. Различают два вида — ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ньютоновскими называются жидкости, вязкость которых изменятся независимо от деформирующей ее силы. Все остальные жидкости — неньютоновские. Они интересны тем, что деформируются с разной скоростью в зависимости от сдвигового напряжения, то есть, деформация происходит с большей или, наоборот, меньшей скоростью в зависимости от вещества и от силы, которая давит на жидкость. Вязкость также зависит от этой деформации.

    Кетчуп — классический пример неньютоновской жидкости. Пока он в бутылке, почти невозможно заставить его выйти наружу под действием небольшой силы. Если мы, наоборот, приложим большую силу, например, начнем сильно трясти бутылку, то кетчуп легко из нее вытечет. Так, большое напряжение делает кетчуп текучим, а маленькое — почти не влияет на его текучесть. Это свойство присуще только неньютоновским жидкостям.

    Мед очень вязкий

    Другие неньютоновские жидкости, наоборот, становятся более вязкими с увеличением напряжения. Пример такой жидкости — смесь крахмала и воды. Человек может спокойно пробежать через бассейн, ею наполненный, но начнет погружаться, если остановится. Это происходит потому, что в первом случае сила, действующая на жидкость, намного больше, чем во втором. Существуют неньютоновские жидкости и с другими свойствами — например в них вязкость изменяется не только в зависимости от общего количества напряжения, но и от времени, в течение которого на жидкость действует сила. Например, если общее напряжение вызвано большей силой и действует на тело в течение короткого промежутка времени, а не распределено на более длительный отрезок с меньшей силой, то жидкость, например мед, становится менее вязкой. То есть, если интенсивно мешать мед, он станет менее вязким по сравнению с размешиванием его с меньшей силой, но в течение более длительного времени.

    Вторая вязкость

    Основная статья: Объёмная вязкость

    Вторая вязкость, или объёмная вязкость — внутреннее трение при переносе импульса в направлении движения. Влияет только при учёте сжимаемости и (или) при учёте неоднородности коэффициента второй вязкости по пространству.

    Если динамическая (и кинематическая) вязкость характеризует деформацию чистого сдвига, то вторая вязкость характеризует деформацию объёмного сжатия.

    Объёмная вязкость играет большую роль в затухании звука и ударных волн, и экспериментально определяется путём измерения этого затухания.

    Единица измерения динамической вязкости в системе си

    Физические величины. Вязкость жидкости

    Вязкость – свойство жидкости, которое определяет сопротивление жидкости к внешнему воздействию. Вязкость можно представить как внутреннее трение между отдельными слоями жидкости при их смещении относительно друг друга.

    Существуют два основных параметра для определения вязкости жидкости: динамическая (или абсолютная) вязкость и кинематическая вязкость. Динамическая вязкость представляется как отношение единицы силы, необходимой для смещения слоя жидкости на единицу расстояния, к единице площади слоя.

    Определяющее уравнение для динамической вязкости

    В международной системе единиц СИ при выражении единицы давления сдвига F/S в паскалях, градиента скорости grad υ (изменение скорости жидкости, отнесённого к расстоянию между слоями) в секундах в минус первой степени динамическая вязкость µ выразится в паскалях-секундах (П·с). В метрической системе единица вязкости представляется в грамм/сантиметр в секунду, называемой пуаз. Принятое обозначение пуаз – П

    1 П·с = 10 пуаз.

    Единицы измерения динамической вязкости паскаль-секунда и пуаз значительны по своему размеру и применяют дольные единицы – миллипаскаль-секунда мПа и сантипуаз сП

    Вязкость газов

    В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

    η = 1 3 ⟨ u ⟩ ⟨ λ ⟩ ρ {\displaystyle \eta ={\frac {1}{3}}\langle u\rangle \langle \lambda \rangle \rho } ,

    где ⟨ u ⟩ {\displaystyle \langle u\rangle } — средняя скорость теплового движения молекул, ⟨ λ ⟩ {\displaystyle \langle \lambda \rangle } − средняя длина свободного пробега. Из этого выражения в частности следует, что вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления, поскольку плотность ρ {\displaystyle \rho } прямо пропорциональна давлению, а ⟨ λ ⟩ {\displaystyle \langle \lambda \rangle } — обратно пропорциональна. Такой же вывод следует и для других кинетических коэффициентов для газов, например, для коэффициента теплопроводности. Однако этот вывод справедлив только до тех пор, пока разрежение газа не становится столь малым, что отношение длины свободного пробега к линейным размерам сосуда (число Кнудсена) не становится по порядку величины равным единице; в частности, это имеет место в сосудах Дьюара (термосах).

    С повышением температуры вязкость большинства газов увеличивается, это объясняется увеличением средней скорости молекул газа u {\displaystyle u} , растущей с температурой как T {\displaystyle {\sqrt {T}}}

    Влияние температуры на вязкость газов

    В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры (у жидкостей она уменьшается при увеличении температуры).

    Формула Сазерленда

    может быть использована для определения вязкости идеального газа в зависимости от температуры:[3]

    μ = μ 0 T 0 + C T + C ( T T 0 ) 3 / 2 , {\displaystyle {\mu }={\mu }_{0}{\frac {T_{0}+C}{T+C}}\left({\frac {T}{T_{0}}}\right)^{3/2},}

    где:

    • μ — динамическая вязкость в (Па·с) при заданной температуре T;
    • μ0 — контрольная вязкость в (Па·с) при некоторой контрольной температуре T0;
    • T — заданная температура в Кельвинах;
    • T0 — контрольная температура в Кельвинах;
    • C — постоянная Сазерленда для того газа, вязкость которого требуется определить.

    Эту формулу можно применять для температур в диапазоне 0 < T < 555 K и при давлениях менее 3,45 МПа с ошибкой менее 10 %, обусловленной зависимостью вязкости от давления.

    Постоянная Сазерленда и контрольные вязкости газов при различных температурах приведены в таблице ниже:

    ГазC, KT0, Kμ0, мкПа·с
    Воздух120291,1518,27
    Азот111300,5517,81
    Кислород127292,2520,18
    Углекислый газ240293,1514,8
    Угарный газ118288,1517,2
    Водород72293,858,76
    Аммиак370293,159,82
    Оксид серы(IV)416293,6512,54
    Гелий79,4[4]27319[5]

    Что такое кинематическая вязкость?

    Что такое кинематическая вязкость?

    Кинематическая вязкость – это свойство жидкостей и газов, которое показывает, насколько легко может течь данное вещество. На практике это тесно связано с тем, насколько густое вещество. Абсолютная и кинематическая вязкость изменяются в зависимости от температуры.

    Для получения кинематической вязкости абсолютная вязкость вещества делится на его плотность. Кинематическая вязкость представлена ​​греческой буквой ню , которая напоминает «v;» абсолютная вязкость представлена ​​как mu , которая напоминает “u;” а плотность представлена ​​как rho , что напоминает «р». Следовательно, уравнение имеет вид v = u / p.

    Абсолютная вязкость, также называемая динамической вязкостью , измеряет сопротивление вещества течению. Это определяется экспериментально путем размещения жидкости или газа между двумя пластинами и приложения известного давления для перемещения верхней пластины – динамическая вязкость зависит от давления, количества времени, в течение которого она была применена, и расстояния, в котором пластина перемещалась в этом время. Динамическая или абсолютная вязкость основана на единицах Паскаль-секунд (Па * с) Международной системы единиц (СИ), что означает, что если в течение 1 секунды будет применено давление 1 Па, то плита будет перемещаться на то же расстояние, что и расстояние между двумя пластинами. сантипуаз(сП) также является общей единицей измерения динамической вязкости – 1 сП – вязкость воды при комнатной температуре. Имперские единицы, фунт-секунда на квадратный фут (фунт * с / фут ^ 2), используются очень редко.

    Плотность измеряет массу вещества относительно его объема, что означает, что оно имеет единицы массы на объем. Единицы измерения: кг / м ^ 3 в единицах СИ или слизни / фут ^ 3 в имперских единицах. Плотность можно понять, сравнив ее с весом – кусок более плотного материала будет весить больше, чем кусок такого же размера из менее плотного материала.

    Поскольку кинематическая вязкость – это динамическая вязкость, деленная на плотность, она имеет единицы квадратных метров в секунду (м ^ 2 / с) в системе СИ или квадратных футов в секунду (фут ^ 2 / с) в имперской системе. Что касается абсолютной вязкости, то имперские единицы почти никогда не используются. Сантистоксы (сСт) являются обычно используемыми единицами – один сСт – кинематическая вязкость воды при комнатной температуре. Один сСт равен 10 ^ -6 м ^ 2 / с.

    Тепло влияет на свойства материала, поэтому оба типа вязкости изменяются при более высоких температурах. Когда жидкость нагревается, она течет легче и, следовательно, вязкость уменьшается. На кинематическую вязкость влияют несколько меньше, чем на абсолютную вязкость, поскольку тепло также уменьшает плотность, потому что молекулы смещаются дальше друг от друга при нагревании вещества. Вязкость газов увеличивается при более высоких температурах – при расширении газа он оказывает большее давление на пластину, затрудняя ее перемещение.

    Еще по теме:

    • Электрические измерения А Вы знаете, что такое электрические измерения? Что такое электрические измерения? Электрические измерения — это…
    • Электрический импеданс А Вы знаете, что такое электрический импеданс? Что такое электрический импеданс? Электрический импеданс, часто просто…
    • Менеджер электропроектов А Вы знаете, что такое менеджер электропроектов? Каковы различные типы рабочих мест менеджера электропроектов? Руководители…
    • Гнездо электрическое А Вы знаете, что такое гнездо электрическое? Гнездо розетки электрической Электрическая розетка представляет собой устройство,…

    Вязкость жидкостей

    Динамическая вязкость

    Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Справедлив общий закон внутреннего трения — закон Ньютона:

    τ = − η ∂ v ∂ n , {\displaystyle \tau =-\eta {\frac {\partial v}{\partial n}},}

    Коэффициент вязкости η {\displaystyle \eta } (коэффициент динамической вязкости, динамическая вязкость) может быть получен на основе соображений о движениях молекул. Очевидно, что η {\displaystyle \eta } будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля-Андраде:

    η = C e w / k T {\displaystyle \eta =Ce^{w/kT}}

    Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества V M {\displaystyle V_{M}} . Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение:

    η = c V M − V C , {\displaystyle \eta ={\frac {c}{V_{M}-V_{C}}},}

    где:

    • c {\displaystyle {c}} — константа, характерная для определенной жидкости;
    • V C {\displaystyle V_{C}} — собственный объем, занимаемый частицами жидкости.

    Это эмпирическое соотношение называется формулой Бачинского[6].

    Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры, и растёт с увеличением давления.

    Кинематическая вязкость

    В технике, в частности, при расчёте гидроприводов и в триботехнике, часто приходится иметь дело с величиной:

    ν = η ρ , {\displaystyle \nu ={\frac {\eta }{\rho }},}

    и эта величина получила название кинематической вязкости[7].

    Здесь ρ {\displaystyle \rho } — плотность жидкости; η {\displaystyle \eta } — коэффициент динамической вязкости.

    Кинематическая вязкость в старых источниках часто указана в сантистоксах (сСт). В эта величина переводится следующим образом: 1 сСт = 1 мм²/c = 10−6 м²/c.

    Условная вязкость

    Условная вязкость — величина, косвенно характеризующая гидравлическое сопротивление течению, измеряемая временем истечения заданного объёма раствора через вертикальную трубку (определённого диаметра). Измеряют в градусах Энглера (по имени немецкого химика К. О. Энглера), обозначают — °ВУ. Определяется отношением времени истечения 200 см³ испытываемой жидкости при данной температуре из специального вискозиметра ко времени истечения 200 см³ дистиллированной воды из того же прибора при 20 °С. Условную вязкость до 16 °ВУ переводят в кинематическую по таблице ГОСТ, а условную вязкость, превышающую 16 °ВУ, по формуле:

    ν = 7 , 4 ⋅ 10 − 6 E t , {\displaystyle \nu =7,4\cdot 10^{-6}E_{t},}

    где ν {\displaystyle \nu } — кинематическая вязкость (в м2/с), а E t {\displaystyle E_{t}} — условная вязкость (в °ВУ) при температуре t.

    Ньютоновские и неньютоновские жидкости

    Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. В уравнении Навье — Стокса для ньютоновской жидкости имеет место аналогичный вышеприведённому закон вязкости (по сути, обобщение закона Ньютона, или закон Навье — Стокса[8]):

    σ i j = η ( ∂ v i ∂ x j + ∂ v j ∂ x i ) , {\displaystyle \sigma _{ij}=\eta \left({\frac {\partial v_{i}}{\partial x_{j}}}+{\frac {\partial v_{j}}{\partial x_{i}}}\right),}

    где σ i , j {\displaystyle \sigma _{i,j}} — тензор вязких напряжений.

    Среди неньютоновских жидкостей, по зависимости вязкости от скорости деформации различают псевдопластики и дилатантные жидкости. Моделью с ненулевым напряжением сдвига (действие вязкости подобно сухому трению) является модель Бингама. Если вязкость меняется с течением времени, жидкость называется тиксотропной. Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение.

    С повышением температуры вязкость многих жидкостей падает. Это объясняется тем, что кинетическая энергия каждой молекулы возрастает быстрее, чем потенциальная энергия взаимодействия между ними. Поэтому все смазки всегда стараются охладить, иначе это грозит простой утечкой через узлы.

    Величина вязкости

    В большинстве случаев коэффициент динамической вязкости измеряется в сантипуазах (сП) в соответствии с системой единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда). На практике вязкость связана соотношением массы жидкости к ее объему, то есть с плотностью жидкости:

    ρ = m / V

    Здесь:

    • ρ – плотность жидкости;
    • m – масса жидкости;
    • V – объем жидкости.

    Отношение между динамической вязкостью (μ) и плотностью (ρ) называется кинематической вязкостью ν (ν – по-гречески – ню):

    ν = μ / ρ = [м2/с]

    Кстати, методы определения коэффициента вязкости разные. Например, кинематическая вязкость по-прежнему измеряется в соответствии с системой СГС в сантистоксах (сСт) и в дольных величинах – стоксах (Ст):

    • 1Ст = 10-4 м2/с = 1 см2/с;
    • 1сСт = 10-6 м2/с = 1 мм2/с.

    Вязкость аморфных материалов

    Вязкость аморфных материалов (например, стекла или расплавов) — это термически активизируемый процесс[9]:

    η ( T ) = A ⋅ exp ⁡ ( Q R T ) , {\displaystyle \eta (T)=A\cdot \exp \left({\frac {Q}{RT}}\right),}

    где:

    • Q {\displaystyle Q} — энергия активации вязкости (Дж/моль);
    • T {\displaystyle T} — температура ();
    • R {\displaystyle R} — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К);
    • A {\displaystyle A} — некоторая постоянная.

    Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q {\displaystyle Q} изменяется от большой величины Q H {\displaystyle Q_{H}} при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину Q L {\displaystyle Q_{L}} при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда ( Q H − Q L ) < Q L {\displaystyle \left(Q_{H}-Q_{L}\right) , или ломкие, когда ( Q H − Q L ) ≥ Q L {\displaystyle \left(Q_{H}-Q_{L}\right)\geq Q_{L}} . Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса R D = Q H Q L {\displaystyle R_{D}={\frac {Q_{H}}{Q_{L}}}} : сильные материалы имеют R D < 2 {\displaystyle R_{D}<2} , в то время как ломкие материалы имеют R D ≥ 2 {\displaystyle R_{D}\geq 2} .

    Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением[10]:

    η ( T ) = A 1 ⋅ T ⋅ [ 1 + A 2 ⋅ exp ⁡ B R T ] ⋅ [ 1 + C exp ⁡ D R T ] {\displaystyle \eta (T)=A_{1}\cdot T\cdot \left[1+A_{2}\cdot \exp {\frac {B}{RT}}\right]\cdot \left[1+C\exp {\frac {D}{RT}}\right]}

    с постоянными A 1 {\displaystyle A_{1}} , A 2 {\displaystyle A_{2}} , B {\displaystyle B} , C {\displaystyle C} и D {\displaystyle D} , связанными с термодинамическими параметрами соединительных связей аморфных материалов.

    В узких температурных интервалах недалеко от температуры стеклования T g {\displaystyle T_{g}} это уравнение аппроксимируется формулами типа VTF или сжатыми экспонентами Кольрауша.

    Вязкость

    Если температура существенно ниже температуры стеклования T < T g {\displaystyle T , двуэкспоненциальное уравнение вязкости сводится к уравнению типа Аррениуса

    η ( T ) = A L T ⋅ exp ⁡ ( Q H R T ) , {\displaystyle \eta (T)=A_{L}T\cdot \exp \left({\frac {Q_{H}}{RT}}\right),}

    с высокой энергией активации Q H = H d + H m {\displaystyle Q_{H}=H_{d}+H_{m}} , где H d {\displaystyle H_{d}} — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а H m {\displaystyle H_{m}} — энтальпия их движения. Это связано с тем, что при T < T g {\displaystyle T аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.

    При T ≫ T g {\displaystyle T\gg T_{g}} двуэкспоненциальное уравнение вязкости также сводится к уравнению типа Аррениуса

    η ( T ) = A H T ⋅ exp ⁡ ( Q L R T ) , {\displaystyle \eta (T)=A_{H}T\cdot \exp \left({\frac {Q_{L}}{RT}}\right),}

    но с низкой энергией активации Q L = H m {\displaystyle Q_{L}=H_{m}} . Это связано с тем, что при T ≫ T g {\displaystyle T\gg T_{g}} аморфные материалы находятся в расправленном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей разрушенными, что облегчает текучесть материала.

    Вязкость некоторых веществ

    Для авиастроения и судостроения наиболее важно знать вязкости воздуха и воды.

    Вязкость воздуха


    Зависимость вязкости сухого воздуха от давления при температурах 300, 400 и 500 K
    Вязкость воздуха зависит в основном от температуры. При 15,0 °C вязкость воздуха составляет 1,78·10−5 кг/(м·с), 17,8 мкПа·с или 1,78·10−5 Па·с. Можно найти вязкость воздуха как функцию температуры с помощью программ расчёта вязкостей газов[11].

    Вязкость воды

    Зависимость динамической вязкости воды от температуры в жидком состоянии (Liquid Water) и в виде пара (Vapor)
    Динамическая вязкость воды составляет 8,90·10−4 Па·с при температуре около 25 °C. Как функция температуры: T = A × 10B/(T−C), где A = 2,414·10−5 Па·с; B = 247,8 K; C = 140 K.

    Значения вязкости жидкой воды при разных температурах вплоть до точки кипения приведены в таблице:

    Температура, °CВязкость, мПа·с
    101,308
    201,002
    300,7978
    400,6531
    500,5471
    600,4668
    700,4044
    800,3550
    900,3150
    1000,2822

    Динамическая вязкость разных веществ

    Ниже приведены значения коэффициента динамической вязкости некоторых ньютоновских жидкостей:
    Вязкость отдельных видов газов

    Газпри 0 °C (273 K), мкПа·спри 27 °C (300 K), мкПа·с
    воздух17,418,6
    водород8,49,0
    гелий20,0
    аргон22,9
    ксенон21,223,2
    углекислый газ15,0
    метан11,2
    этан9,5

    Вязкость жидкостей при 25 °C

    ЖидкостьВязкость, Па·сВязкость, мПа·с
    ацетон3,06·10−40,306
    бензол6,04·10−40,604
    кровь (при 37 °C)(3—4)·10−33—4
    касторовое масло0,985985
    кукурузный сироп1,38061380,6
    этиловый спирт1.074·10−31.074
    этиленгликоль1,61·10−216,1
    глицерин (при 20 °C)1,491490
    мазут2,0222022
    ртуть1,526·10−31,526
    метиловый спирт5,44·10−40,544
    моторное масло SAE 10 (при 20 °C)0,06565
    моторное масло SAE 40 (при 20 °C)0,319319
    нитробензол1,863·10−31,863
    жидкий азот (при 77K)1,58·10−40,158
    пропанол1,945·10−31,945
    оливковое масло0,08181
    пек2,3·1082,3·1011
    серная кислота2,42·10−224,2
    вода8,94·10−40,894

    Связь динамической и кинематической вязкости

    Вязкость жидкости определяет способность жидкости сопротивляться сдвигу при ее движении, а точнее сдвигу слоев относительно друг друга. Поэтому на производствах, где требуется перекачка различных сред, важно точно знать вязкость перекачиваемого продукта и правильно подбирать насосное оборудование.

    В технике встречаются два вида вязкости.

    1. Кинематическая вязкость чаще используется в паспорте с характеристиками жидкости.
    2. Динамическая используется в инженерных расчетах оборудования, научно-исследовательских работах и т.д.

    Перевод кинематической вязкости в динамическую производят с помощью формулы, указанной ниже, через плотность при заданной температуре:

    Где:

    v — кинематическая вязкость,

    n — динамическая вязкость,

    p — плотность.

    Таким образом, зная ту или иную вязкость и плотность жидкости можно выполнить пересчет одного вида вязкости в другой по указанной формуле или через конвертер выше.

    Измерение вязкости

    Понятия для этих двух типов вязкости присуще только жидкостям в связи с особенностями способов измерения.

    Измерение кинематической вязкости используют метод истечения жидкости через капилляр (например используя прибор Уббелоде). Измерение динамической вязкости происходит через измерение сопротивление движения тела в жидкости (например сопротивление вращению погруженного в жидкость цилиндра).

    От чего зависит значение величины вязкости?

    Вязкость жидкости зависит в значительной мере от температуры. С увеличением температуры вещество становится более текучим, то есть менее вязким. Причем изменение вязкости, как правило, происходит достаточно резко, то есть нелинейно.

    Поскольку расстояние между молекулами жидкого вещества намного меньше, чем у газов, у жидкостей уменьшается внутреннее взаимодействие молекул из-за снижения межмолекулярных связей.

    Форма молекул и их размер, а также взаимоположение и взаимодействие могут определять вязкость жидкости. Также влияет их химическая структура.

    Например, для органических соединений вязкость возрастает при наличии полярных циклов и групп.

    Для насыщенных углеводородов — рост происходит при «утяжелении» молекулы вещества.

    Примечания

    1. В общем случае это не так.
    2. О некоторых ошибках в курсах гидродинамики, с. 3—4.
    3. Alexander J. Smits, Jean-Paul Dussauge Turbulent shear layers in supersonic flow. — Birkhäuser, 2006. — P. 46. — ISBN 0-387-26140-0.
    4. data constants for sutherland’s formula
    5. Viscosity of liquids and gases
    6. Хмельницкий Р. А.
      Физическая и коллоидная химия: Учебних для сельскохозяйственных спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1988. — С. 40. — 400 с. — ISBN 5-06-001257-3.
    7. Попов Д. Н.
      Динамика и регулирование гидро- и превмосистем. : Учеб. для машиностроительных вузов. — М. : Машиностроение, 176. — С. 175. — 424 с.
    8. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т. 1. — М.: Наука, 1970. — С. 166.
    9. Френкель Я. И.
      Кинетическая теория жидкостей. —Ленинград, Наука, 1975. — стр. 226
    10. Ojovan M. Viscous flow and the viscosity of melts and glasses. Physics and Chemistry of Glasses, 53 (4) 143—150 (2012).
    11. Gas Viscosity Calculator

    Литература

    Вязкость на Викискладе
    • R. H. Doremus. J. Appl. Phys., 92, 7619—7629 (2002).
    • M. I. Ojovan, W. E. Lee. J. Appl. Phys., 95, 3803—3810 (2004).
    • M. I. Ojovan, K. P. Travis, R. J. Hand. J. Phys.: Condensed Matter, 19, 415107 (2007).
    • Л. И. Седов. Механика сплошной среды. Т. 1. — М.: Наука, 1970. — 492 с.
    • П. Н. Гедык, М. И. Калашникова. Смазка металлургического оборудования. — М.: Металлургия, 1976. — 380 с.
    • И. Ф. Голубев. Вязкость газов и газовых смесей. — М.: Физматлит, 1959.

    Конвертер величин

    Гидравлика и гидромеханика — жидкости

    Гидравлика
    — наука о законах движения и равновесии жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики. Гидравлика характеризуется особым подходом к изучению явлений течения жидкостей; она устанавливает приближённые зависимости, ограничиваясь во многих случаях рассмотрением одноразмерного движения, широко используя при этом эксперимент, как в лабораторных, так и в натурных условиях.
    Гидромеханика
    — прикладная наука (раздел механики сплошных сред) изучающая равновесие и движение жидкости. Гидромеханика подразделяется на
    гидростатику
    , изучающую жидкость в равновесии, а также
    гидродинамику
    , изучающую движение жидкости.

    Конвертер кинематической вязкости

    Кинематическая вязкость
    определяется как отношение динамической вязкости к плотности вещества.

    В Международной системе единиц (СИ) кинематическую вязкость измеряют в м²/с. В системе СГС единицей измерения кинематической вязкости является стокс (Ст). В технической литературе кинематическую вязкость часто указывают в сантистоксах (сСт). 1 Ст = 10⁻⁴ м²/с, 1 сСт = 10⁻⁶ м²/с. Кинематическая вязкость воды при 20°С приблизительно равна 1 сСт.

    Использование конвертера «Конвертер кинематической вязкости»

    На этих страницах размещены конвертеры единиц измерения, позволяющие быстро и точно перевести значения из одних единиц в другие, а также из одной системы единиц в другую. Конвертеры пригодятся инженерам, переводчикам и всем, кто работает с разными единицами измерения.

    Изучайте технический английский язык и технический русский язык с нашими видео! — Learn technical English and technical Russian with our videos!

    Пользуйтесь конвертером для преобразования нескольких сотен единиц в 76 категориях или несколько тысяч пар единиц, включая метрические, британские и американские единицы. Вы сможете перевести единицы измерения длины, площади, объема, ускорения, силы, массы, потока, плотности, удельного объема, мощности, давления, напряжения, температуры, времени, момента, скорости, вязкости, электромагнитные и другие. Примечание.

    В связи с ограниченной точностью преобразования возможны ошибки округления. В этом конвертере целые числа считаются точными до 15 знаков, а максимальное количество цифр после десятичной запятой или точки равно 10.

    Для представления очень больших и очень малых чисел в этом калькуляторе используется компьютерная экспоненциальная запись

    , являющаяся альтернативной формой нормализованной экспоненциальной (научной) записи, в которой числа записываются в форме a · 10x. Например: 1 103 000 = 1,103 · 106 = 1,103E+6. Здесь E (сокращение от
    exponent
    ) — означает «· 10^», то есть
    «…умножить на десять в степени…»
    . Компьютерная экспоненциальная запись широко используется в научных, математических и инженерных расчетах.

    Мы работаем над обеспечением точности конвертеров и калькуляторов TranslatorsCafe.com, однако мы не можем гарантировать, что они не содержат ошибок и неточностей. Вся информация предоставляется «как есть», без каких-либо гарантий. Условия.

    Если вы заметили неточность в расчётах или ошибку в тексте, или вам необходим другой конвертер для перевода из одной единицы измерения в другую, которого нет на нашем сайте — напишите нам!

    Канал Конвертера единиц TranslatorsCafe.com на YouTube

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: