Kas ir dinamiskā viskozitāte?

Termins, ko lieto, lai aprakstītu šķidruma pretestību plūsmai, ir viskozitāte. Sīrups ir viskozāks par ūdeni; melase viskozāka nekā sīrups. Viskozitāte ir rezultāts vieglumam, ar kādu molekulas slīd viena otrai garām, un tā ir molekulu ķīmijas, formas un temperatūras funkcija. Arī gāzēm ir dažādas viskozitātes. Tajā pašā temperatūrā skābeklis ir divreiz viskozāks par ūdeņradi vai amonjaku, bet slāpekļa viskozitāte atrodas vidū.

Klasiskais viskozitātes mērījums nāk no testa, kas sastāv no divām gludām plāksnēm, kuras atdala plāna šķidruma plēve. Apakšējā plāksne ir nekustīga. Eksperimentētājs, izmantojot zināmu spēku, mēģina noslīdēt augšējo plāksni garām apakšējai plāksnei. Šķidruma plēvē molekulām, kas atrodas blakus apakšējai plāksnei, ir nulle ātrums. Šķidruma molekulām blakus augšējai plāksnei ir tāds pats ātrums kā augšējai plāksnei.

Lai gan šķidrums var būt gāze vai šķidrums, šajā testā ir vieglāk domāt par šķidrumiem. Ja viela, kas atdala plāksnes, ir ūdens, augšējā plāksne ļoti viegli slīdēs uz sāniem. Ja šķidrums ir melase, augšējā plāksne pārvietosies lēni, pieliekot tādu pašu spēku.

Bīdes spēks ir spēka virzienā, pretstatā spriegošanas spēkiem vai spiedes spēkiem, kas šajā gadījumā būtu spēki, kas nepieciešami, lai plāksnes pārvietotu atsevišķi vai tuvinātu viena otrai. Bīdes spriegums ir bīdes spēks, kas dalīts ar laukuma vienību, un to izsaka kā ņūtonus uz kvadrātmetru (N/m 2) vai paskaliem (Pa). Viskozitātes aprēķinus parasti veic metriskajās vienībās.

Ātruma gradients ir šķidruma plūsmas ātruma starpība blakus apakšējai plāksnei, kas ir nulle, salīdzinot ar šķidrumu blakus augšējai plāksnei, kas ir tāda pati kā augšējās plāksnes ātrums. Dinamiskā viskozitāte tad ir bīdes spriegums, kas dalīts ar bīdes ātrumu, un to mēra paskalsekundēs (Pa-s). Praktiski viskozitāti mēra centipuāzēs (cPo). Viens centipuiss ir vienāds ar vienu milipaskālu sekundi.

Vēl viens viskozitātes mērs ir kinemātiskā viskozitāte. Kinemātiskā viskozitāte ir dinamiskā viskozitāte, kas dalīta ar šķidruma blīvumu. Kinemātisko viskozitāti ir vieglāk izmērīt nekā dinamisko viskozitāti, tāpēc to bieži izmanto dinamiskās viskozitātes noteikšanai.

Ņūtona šķidrums saglabā nemainīgu dinamisko viskozitāti neatkarīgi no bīdes ātruma. Kečups ir neņūtona šķidrums. Tam ir augsta dinamiskā viskozitāte, ja plūsmas ātrums ir zems, bet, palielinot plūsmas ātrumu, tas kļūst gandrīz tikpat šķidrs kā ūdens. Tas izskaidro, kāpēc cilvēki krata kečupa pudeles, lai paātrinātu kečupa plūsmu, bet pēc tam uz šķīvja nonāk pārāk daudz.