Hydramotion粘度計(jì)、Hydramotion黏度計(jì)、海默生粘度計(jì)、海默生黏度計(jì)

什么是黏度?

科學(xué)定義

根據(jù)《牛津英語(yǔ)詞典》,黏度(Viscosity)在科學(xué)上指液體或氣體由于其內(nèi)部分子間的摩擦而抵抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能力,從而阻礙形狀變化。具體量化時(shí),黏度可表示為:

  • 絕對(duì)黏度(動(dòng)態(tài)黏度):?jiǎn)挝幻娣e上抵抗流動(dòng)的力(平行層以單位速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力)。

  • 運(yùn)動(dòng)黏度:動(dòng)態(tài)黏度除以流體密度。

黏度的本質(zhì)

黏度是衡量流體抵抗流動(dòng)的物理量,其阻力源于流體分子間的吸引力。只有施加足夠能量克服這些力,流體才能流動(dòng)。

當(dāng)物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí),流體需繞過(guò)或穿過(guò)物體。因此,物體運(yùn)動(dòng)所需的能量直接取決于流體的黏度——黏度越高,阻力越大。

在物理學(xué)中,物體在流體中的運(yùn)動(dòng)常被描述為“剪切”(shear),即流體層間的相對(duì)滑移。

What is Viscosity - Figure1.PNG


牛頓的黏度定義

英國(guó)物理學(xué)家艾薩克·牛頓(1642–1727)提出:在恒定溫度下,流體的黏度(μ或η)可通過(guò)以下關(guān)系式定義:

What is Viscosity - Equation 1.PNG

其中:

  • F<sub>d</sub>:面積為?A?的薄板以速度?v?在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力。

  • d:薄板與參考面(如容器壁)的距離。

  • v/d:速度梯度(剪切率,記作?γ?)。

將阻力?F<sub>d</sub>?除以面積?A,得到剪切應(yīng)力(σ),最終黏度公式簡(jiǎn)化為:

What is Viscosity - Equation 2.PNG

即:黏度 = 剪切應(yīng)力 / 剪切率。

What is Viscosity - Equation 3.PNG


牛頓流體 vs. 非牛頓流體

牛頓認(rèn)為黏度僅隨溫度變化,而與剪切率無(wú)關(guān)。符合這一規(guī)律的流體稱為牛頓流體(如水、酒精、稀機(jī)油),其黏度-剪切率曲線為直線:

What is Viscosity - Newtonian Graph.PNG

但許多流體(非牛頓流體)的黏度會(huì)受剪切率剪切持續(xù)時(shí)間影響,分為以下幾類:

  1. 假塑性流體(剪切稀化)

    • 黏度隨剪切率增加而降低(如油漆、洗發(fā)水)。

      What is Viscosity - Pseudoplastic Graph.PNG

  2. 脹塑性流體(剪切增稠)

    • 黏度隨剪切率增加而升高(如沙水混合物)。
      What is Viscosity - Dilatant Graph.PNG

  3. 塑性流體(賓漢流體)

    • 需施加臨界力(屈服值)才能流動(dòng),之后可能呈現(xiàn)牛頓或非牛頓特性(如番茄醬)。
      What is Viscosity - Plastic Graph.PNG


觸變性震凝性

某些流體的黏度會(huì)隨時(shí)間變化(即使剪切率恒定):

  • 觸變性(Thixotropy):黏度隨時(shí)間降低(如防滴漏油漆、印刷油墨)。

  • 震凝性(Rheopexy):黏度隨時(shí)間升高(較罕見(jiàn))。

  • 流變稀化(Rheomaiaxis):因結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致黏度下降。


總結(jié)

黏度是流體流動(dòng)阻力的核心指標(biāo),牛頓流體遵循線性規(guī)律,而非牛頓流體的黏度可能隨剪切率、時(shí)間或應(yīng)力變化。理解這些特性對(duì)工業(yè)應(yīng)用(如涂料調(diào)配、燃油混合)至關(guān)重要。


Related posts