Kāda ir atšķirība starp dinamisko un kinemātisko viskozitāti?

Viskozitāte ir materiāla pamatīpašība, pētot šķidruma plūsmu jebkurā pielietojumā. Divi visizplatītākie viskozitātes veidi ir dinamiskā un kinemātiskā. Attiecības starp šīm divām īpašībām ir ļoti vienkāršas.

Dinamiskā viskozitāte (saukta arī par absolūto viskozitāti) ir šķidruma iekšējās pretestības pret plūsmu mērījums, savukārt kinemātiskā viskozitāte ir dinamiskās viskozitātes attiecība pret blīvumu. Pamatojoties uz iepriekš minēto izteiksmi, diviem šķidrumiem ar vienādu dinamisko viskozitāti var būt ļoti atšķirīga kinemātiskā viskozitāte atkarībā no blīvuma un otrādi. Tāpēc ne vienmēr ir viegli aptvert šo divu materiālu īpašību fizisko nozīmi.

Vienkārši sakot, dinamiskā viskozitāte sniedz informāciju par spēku, kas nepieciešams šķidruma plūsmai ar noteiktu ātrumu, savukārt kinemātiskā viskozitāte norāda, cik ātri šķidrums plūst, kad tiek pielikts īpašs spēks.

Iekšējā pretestība šķidruma plūsmai (dinamiskā viskozitāte) nozīmē, ka šķidruma pārvietošanā ir iesaistīti spēki. Šis spēks (F) ir proporcionāls:

1) Bīdes ātrums (SR)

2) Virsmas laukums (A)

3) Dinamiskā viskozitāte (η)

F=ηA ×SR

Iepriekš minētajā izteiksmē (Ņūtona viskozitātes likums) dinamiskā viskozitāte tiek izmantota kā proporcionalitātes konstante starp spriegumu F/A un deformācijas ātrumu vai bīdes ātrumu. Vēl viens veids, kā domāt par kinemātisko viskozitāti, ir saprast, ka tai ir difūzijas koeficients [cm 2 / s]. Šī iemesla dēļ kinemātisko viskozitāti dažreiz sauc par impulsa difūziju, kas ir analoga siltuma un masas difūzijai. Šajā ziņā dinamiskā viskozitāte ir svarīgāka īpašība, savukārt kinemātiskā viskozitāte ir atvasināta īpašība.

Vēsturiski izvēlētā viskozitātes mērīšanas metode bija kinemātiskā viskozitāte, jo tā neietver spēka mērīšanu. Lielākajā daļā "kinemātisko" viskozimetru šķidruma plūsmu virza gravitācija (g). Šīs metodes (kapilārs, piltuve...) vienkārši mēra laiku, kas nepieciešams, lai šķidrums plūst cauri noteiktai ģeometrijai. Precīzāki viskozimetri balstās uz bīdes sprieguma mērīšanu noteiktā bīdes ātrumā. Tas ļauj pilnīgāk raksturot sarežģītu neņūtona šķidrumu viskozitātes pirkstu nospiedumu (ti, viskozitāti pret bīdes ātrumu).

Vēl viena atšķirība starp šīm divām īpašībām ir to vienību unikalitāte. Dinamiskās viskozitātes mērvienības ir labi MPa-s SI vienībās un līdzvērtīgas CP (centimetri) CGS. No otras puses, visizplatītākās kinemātiskās viskozitātes vienības ir SI vienības centimetros sekundē un CGS centistokos (centimetru caurule), taču tas ir atkarīgs arī no nozares vai pielietojuma, vai to mēra vairākās patvaļīgās vienībās. Tas attiecas uz Saybolt Universal Seconds (SUS) naftas rūpniecībā, kur kā viskozitātes mēraukla tiek izmantots laiks, kas nepieciešams, lai 60 cm3 šķidruma izplūstu caur kalibrēšanas cauruli 38 grādu leņķī. Vēl viens piemērs ir "tases" izmantošana, lai izmērītu laiku, kas nepieciešams, lai konkrētais paraugs izplūst caur noteiktas ģeometrijas piltuvi. Šīs metodes bieži izmanto kā viskozitātes indeksa mērītājus, jo tās nesniedz konsekventus rezultātus, ko var koplietot dažādās laboratorijās.

Tātad, kuru jums vajadzētu izmantot? Ja jūs interesē mijiedarbība starp molekulām, ko var izskaidrot ar mehānisko spriegumu, tad piemērotāka ir dinamiskā viskozitāte. Piemēram, dinamiskā viskozitāte var noteikt sastāva izmaiņu ietekmi uz molekulāro mijiedarbību un viskozitāti. Turpretim kinemātiskā viskozitāte ir kļuvusi par standartu naftas rūpniecībā, pateicoties kinemātiskā viskozimetra vienkāršībai. Šī iemesla dēļ kinemātiskā viskozitāte ir ērtāka, ja interese ir par šķidruma kustību un ātruma laukiem, jo ​​tā satur informāciju par kustības izplatīšanos, ko izraisa berze.