Mikä on dynaaminen viskositeetti?

Nesteen dynaaminen viskositeetti määritellään kohdistetulla leikkausjännityksellä jaettuna nopeusgradientilla, joka saavutetaan, kun nesteeseen kohdistetaan leikkausvoimaa. Viskositeetti vaihtelee suuresti nesteiden välillä. Se on tärkeä nesteiden virtauskäyttäytymisessä.

Termi, jota käytetään kuvaamaan nesteen virtauskestävyyttä, on viskositeetti. Siirappi on viskoosimpaa kuin vesi; melassi on viskoosisempaa kuin siirappi. Viskositeetti on seurausta siitä, kuinka helposti molekyylit liukuvat toistensa ohi, ja se on molekyylien kemian, muodon ja lämpötilan funktio. Myös kaasuilla on vaihteleva viskositeetti. Samassa lämpötilassa happi on kaksi kertaa viskoosisempaa kuin vety tai ammoniakki, kun taas typen viskositeetti on keskellä.

Klassinen viskositeetin mittaus tulee testistä, joka koostuu kahdesta sileästä levystä, jotka on erotettu ohuella nestekalvolla. Pohjalevy on paikallaan. Kokeilija yrittää tunnetulla voimalla liu’uttaa ylälevyn pohjalevyn ohi. Nestekalvon sisällä pohjalevyn vieressä olevien molekyylien nopeus on nolla. Ylälevyn vieressä olevilla nestemolekyyleillä on sama nopeus kuin ylälevyllä.

Vaikka neste voi olla joko kaasua tai nestettä, tässä testissä on helpompi ajatella nesteitä. Jos levyjä erottava aine on vettä, ylälevy liukuu sivuttain hyvin helposti. Kun melassi on neste, ylälevy liikkuu hitaasti samalla voimalla.

Leikkausvoima on voiman suunnassa, toisin kuin kiristysvoimat tai puristusvoimat, jotka tässä tapauksessa olisivat voimat, jotka ovat välttämättömiä levyjen siirtämiseksi toisistaan ​​tai lähemmäs toisiaan. Leikkausjännitys on leikkausvoima jaettuna pinta -alayksiköllä, ja se ilmaistaan ​​newtoneina neliömetriä kohti (N/m 2) tai pascaleina (Pa). Viskositeettilaskelmat suoritetaan yleensä metrisinä yksiköinä.

Nopeusgradientti on pohjalevyn vieressä olevan nesteen virtausnopeuden ero, joka on nolla verrattuna ylälevyn vieressä olevaan nesteeseen, joka on sama kuin ylälevyn nopeus. Dynaaminen viskositeetti on sitten leikkausjännitys jaettuna leikkausnopeudella ja se mitataan pascal-sekunteina (Pa-s). Käytännössä viskositeetti mitataan senttipoiseina (cPo). Yksi senttipoise vastaa yhtä millipascal sekuntia.

Toinen viskositeetin mitta on kinemaattinen viskositeetti. Kinemaattinen viskositeetti on dynaaminen viskositeetti jaettuna nesteen tiheydellä. Kinemaattinen viskositeetti on helpompi mitata kuin dynaaminen viskositeetti, joten sitä käytetään usein dynaamisen viskositeetin määrittämiseen.
Newtonilainen neste säilyttää jatkuvan dynaamisen viskositeetin leikkausnopeudesta riippumatta. Ketsuppi on ei-newtonilainen neste. Sillä on korkea dynaaminen viskositeetti, kun virtausnopeus on alhainen, mutta siitä tulee melkein yhtä juoksevaa kuin vesi, kun virtausnopeutta lisätään. Tämä selittää sen, miksi ihmiset ravistavat ketsuppipulloja nopeuttaakseen ketsupin virtausta, mutta lopulta lautasella on liikaa.