Що таке в'язкість? Одиниці виміру в'язкості

В`язкість характеризує здатність газів або рідин створювати опір між рухомими по відношенню один до одного шарами текучих (Не твердих) тел. Тобто ця величина відповідає силі внутрішнього тертя (англійський термін: viscosity), що виникає при русі газу або рідини. Для різних тіл вона буде різною, оскільки залежить від їх природи. Наприклад, вода має низьку в`язкість в порівнянні з медом, в`язкість якого набагато вище. Внутрішнє тертя або плинність твердих (сипких) речовин характеризується реологическими характеристиками.

Слово в`язкість походить від латинського слова Viscum, що в перекладі означає омела. Це пов`язано з пташиним клеєм, який робили з ягід омели і використовували для лову птахів. Клею намазували гілки дерев, а птахи, сідаючи на них, ставали легкою здобиччю для людини.

Що ж таке в`язкість? Одиниці виміру даної характеристики будуть приведені, як це прийнято, в системі СІ, а також в інших позасистемних одиницях.

Ісак Ньютон в 1687 році встановив основний закон течії рідких і газоподібних тел: F =? • {(v2 - v1) / (z2 - z1)} • S. В даному випадку F - це сила (тангенціальна), яка викликає зрушення шарів рухомого тіла. Ставлення (v2 - v1) / (z2 - z1) показує швидкість зміни швидкості течії рідини або газу при переході від одного рухомого шару до іншого. Інакше називається градієнтом швидкості течії або швидкістю зсуву. Величина S - це площа (в поперечному перерізі) потоку рухомого тіла. Коефіцієнт пропорційності? і є коефіцієнт в`язкості динамічної даного тіла. Величина, їй зворотна j = 1 /?, Є плинністю. Силу, що діє на одиницю площі (в поперечному перерізі) потоку, можна розрахувати за формулою: micro- = F / S. Це і є абсолютна або динамічна в`язкість. Одиниці виміру її в системі СІ виражаються як паскаль на секунду.

В`язкість є найважливішою фізико-хімічною характеристикою багатьох речовин. Значення її враховують при проектуванні та експлуатації трубопроводів і апаратів, в яких відбувається рух (наприклад, якщо вони служать для перекачування) рідкого або газоподібного середовища. Це можуть бути нафта, газ або продукти їх переробки, розплавлені шлаки або скло та інше. В`язкість у багатьох випадках є якісною характеристикою напівпродуктів і готових продуктів різних виробництв, так як вона безпосередньо залежить від структури речовини і показує фізико-хімічне стану матеріалу і зміни, що відбуваються в технології. Часто для оцінки величини опору деформації або закінчення використовують не динамічну, а кінематичну в`язкість, одиниці виміру якої в системі СІ виражаються в квадратних метрах за секунду. Кінематична в`язкість (позначається nu-) є відношення в`язкості динамічної (micro-) до щільності середовища (rho-): v = micro- / rho-.

Кінематична в`язкість - це фізико-хімічна характеристика матеріалу, що показує його здатність під дією сил гравітації чинити опір течією.

В системі СІ одиниці вимірювання кінематичної в`язкості записують як м2 / с.

В системі СГС в`язкість вимірюють у Стокс (Ст) або сантистоксах (сСт).

Між цими одиницями виміру існує наступна зв`язок: 1 Ст = 10-4 м2 / с, тоді 1 сСт = 10-2 Ст = 10-6 м2 / с = 1 мм2 / с. Часто для кінематичної в`язкості користуються іншою позасистемної одиницею виміру - це градуси Енглера, переклад яких в Стокс можна здійснювати за емпіричною формулою: v = 0,073oE - 0,063 / oE або по таблиці.

Для перерахунку системних одиниць виміру динамічної в`язкості під позасистемні можна використовувати рівність: 1 Па • з = 10 пуаз. Короткий позначення записується: П.

Зазвичай одиниці виміру в`язкості рідини регламентуються нормативною документацією на готовий (товарний) продукт або технологічним регламентом на напівпродукт разом з допустимим діапазоном зміни цієї якісної характеристики, а також з похибкою її вимірювання.

Для визначення в`язкості в лабораторних або виробничих умовах користуються віскозиметрами різної конструкції. Вони можуть бути ротаційні, з кулькою, капілярні, ультразвукові. Принцип вимірювання в`язкості в скляному капілярному віскозиметрі заснований на визначенні часу витікання рідини через калібрований капіляр певного діаметру і довжини, при цьому повинна бути врахована постійна віскозиметра. Так як в`язкість матеріалу залежить від температури (з підвищенням її вона буде зменшуватися, що пояснюється молекулярно-кінетичної теорії як результат прискорення хаотичного руху і взаємодії молекул), тому випробувана проба повинна бути витримана деякий час при певній температурі для усереднення останньої по всьому об`єму проби. Існує кілька стандартизованих методів випробування в`язкості, але найбільш поширений - це міждержавний стандарт ГОСТ 33-2000, на підставі якого визначається кінематична в`язкість, одиниці виміру в даному випадку мм2 / с (сСт), а динамічна в`язкість перераховується, як твір в`язкості кінематичної на щільність.