Вязкость

Вязкость муки

Мука — продукт, который получают посредством измельчения зерен с/х культур (в основном злаковых) до порошкообразной консистенции. На муку размалывают преимущественно пшеницу, рожь, в меньших объемах кукурузу, ячмень и прочие зерновые культуры.

Сила муки — показатель, определяющий ее хлебопекарные качества. Он обозначает, как поведет себя тесто при замесе, каким будет его вязкость, эластичность, упругость, водопоглотительная способность. В зависимости от реологических свойств теста классифицируют муку сильную, среднюю, слабую по силе.

Вязкость водно-мучной смеси обусловлена содержанием в муке клейковины, которая разбухает в растворенном виде.

Вязкость молока

Вязкость молока складывается из данного показателя воды, а также суммы приращений от вязкости дисперсной фазы и структурных связей. Данное свойство продукта напрямую зависит от содержания в нем жиров и казеина, состояния сывороточных белков и технологических режимов обработки (они вызывают изменение агрегатного состояния компонентов молока).

Вязкость продукта будет тем больше, чем выше массовая доля молочного жира и казеина, а также степень дисперсности среды. Так, этот показатель у обезжиренного молока в среднем равен 1,5•10-3 Па•с, у цельного питьевого — 1,8•10-3 Па•с, у молока, гомогенизированного при давлении 1500 Па, — 1,86•10-3 Па•с.

Вязкость молока и молочных продуктов возрастает с увеличением в них массовой доли сухих веществ. При нагревании данный показатель возрастает тогда, когда температура переходит за точку коагуляции сывороточных белков, что применяется в производстве сгущенного молока (его вязкость будет гораздо больше, чем у исходного продукта, — 3,6 Па•с).

Для перекачивания молока в промышленности востребованы различные типы насосного оборудования: пищевые центробежные, шестеренчатые, мембранные, перистальтические, импеллерные, насосы-дозаторы.

Вязкость крови

Кровь представляет собой жидкую среду организма (вязкопластическую жидкость), состоящую из плазмы и находящихся в ней клеток (эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов, белков). Она определяет качество всех процессов, происходящих в тканях и отдельных органах.

Вязкость крови показывает соотношение количества ее кровяных клеток к объему плазмы. Этот показатель крайне важен для полноценной работы организма и прежде всего сердечно-сосудистой системы. Нормальным значением в среднем считается 4–5 мПа•с, отклонения же в ту или иную сторону способны вызвать серьезные патологии. На вязкость крови влияют многие факторы: температура тела, состав (венозная более вязкая, чем артериальная), пол (у мужчин — 4,3–5,3 мПа•с, у женщин — 3,9–4,5 мПа•с), возраст (у новорожденных вязкость выше), внешние воздействия, применение медицинских препаратов.

Для перекачивания крови животных на производстве используется насосные установки разных типов: центробежные, мембранные, шестеренчатые, винтовые, перистальтические.

Пропиленгликоль или этиленгликоль: сравнение теплоносителей

Пропиленгликоль и этиленгликоль (этандиол-1,2) – это простейшие двухатомные спирты, получившие широкую популярность, наряду с глицерином, в качестве низкозамерзающих жидкостей (антифризов) в системах отопления.

Их отличает от других теплоносителей то, что они прекрасно выдерживают высокие температуры при соединении с водой и начинают закипать только при 105°С-110°С при нормальном атмосферном давлении и при 120°С-150°С – при повышенном. В зависимости от степени разведения, температура их кристаллизации составляет от -40°С до -70°С.

В их составе могут присутствовать антикоррозионные присадки для защиты внутренних элементов системы от коррозии и снижения пенообразования, что позволяет существенно увеличить ее срок эксплуатации.

Отличие этиленгликоля от пропиленгликоля

Тепло- и хладоносители на основе этилен гликоля (этандиола) отличаются более высокими теплоемкостью и теплопроводностью по сравнению с водными растворами монопропиленгликоля, а это позволяет применять в схемах радиаторы и теплообменники меньшего размера. Они также обладают более низкой вязкостью, что обеспечивает лучшую циркуляцию теплоносителя внутри системы и снижение гидродинамических потерь.

Благодаря малой вязкости этандиола на его основе можно создавать растворы различных концентраций с максимально низкой температурой кристаллизации -70°С. При этом есть еще и главное отличие – этиленглико ль стоит почти в 2 раза дешевле своего конкурента.

Существенный недостаток этиленгликолевых растворов – их токсичность. Недопустимо их проникновение в грунтовые воды и в почву, особенно в местах, где используется грунтовая вода и выращиваются сельскохозяйственные культуры.

При неосторожном применении антифриз может попасть внутрь организма, что способно привести к летальному исходу. Материал также обладает сладковатым вкусом и не имеет неприятного запаха, а это создает повышенную опасность для животных и детей в случае протечек

Материал также обладает сладковатым вкусом и не имеет неприятного запаха, а это создает повышенную опасность для животных и детей в случае протечек.

Пропиленгликоль или этиленгликоль в отоплении?

Водные растворы пропилен гликоля не обладают токсичностью и подходят для использования в отопительных системах с высокими требованиями к экологичности: общественные и жилые постройки, фармацевтические, парфюмерные, косметические, пищевые производства и прочее. В таких инженерных схемах необходимо соблюдение экологической безопасности из-за риска проникновения антифриза в производимую продукцию и в производственные помещения.

Монопропиленгликоль предпочтителен для применения в системах отопления частных домов, коттеджных поселков, в местах, где используются грунтовые воды, почва или грунт для садов и огородов, сельскохозяйственных производств при опасности заражения продуктов и воды.

Несмотря на то, что по сравнению с этандиолом пропилен гликоль обладает большей вязкостью, теплоносители на его основе имеют «смазывающее» действие, улучшают функционирование насосов во вторичном контуре и способствуют удалению отложений с внутренних поверхностей теплообменного оборудования.

Этиленгликоль и пропиленгликоль: сравнение и выводы

Обобщив все вышесказанное, можно сделать вывод, что более высокие теплопроводность и теплоемкость этиленгликоля при его меньшей вязкости и доступной цене делают его предпочтительнее растворам на основе монопропиленгликоля. Но! Это правило действует только в тех случаях, где отсутствуют особые требования к экологичности теплоносителя.

Во всех остальных ситуациях необходимо использовать пропиленгликоль. Его отличия по теплофизическим свойствам от конкурента не столь существенны, но стоит он дороже. Хотя в данном случае это вопрос безопасности, на которой непозволительно экономить.

Теплоноситель этиленгликоль и пропиленгликоль: можно ли смешивать?

В связи с такой разницей в степени токсичности и в цене у многих возникает вопрос: можно ли смешать два спирта, чтобы получить не такой дорогой, как монопропиленгликоль, но менее токсичный, чем этандиол, аналог?

Ответ категоричен: жидкости не подлежат смешиванию, так как это, в лучшем случае, может привести к снижению характеристик более технологичного состава – пропилен гликоля, а в худшем вызовет образование осадка, так как растворы могут содержать присадки, несовместимые между собой. Поэтому следует выбрать только один из антифризов в соответствии с требованиями системы, а купить их по выгодным ценам можно у нас.

Вязкость жидкостей

Динамическая вязкость

Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Для так называемых ньютоновских жидкостей (которых вокруг нас большинство) справедлив общий закон внутреннего трения — закон Ньютона:

τ=−η∂v∂n.{\displaystyle \tau =-\eta {\frac {\partial v}{\partial n}}.}

Коэффициент вязкости η{\displaystyle \eta } (коэффициент динамической вязкости, динамическая вязкость) может быть получен на основе соображений о движениях молекул. Очевидно, что η{\displaystyle \eta } будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля — Андраде:

η=CewkT.{\displaystyle \eta =Ce^{w/kT}.}

Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества VM{\displaystyle V_{M}}. Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение

η=cVM−VC,{\displaystyle \eta ={\frac {c}{V_{M}-V_{C}}},}

где:

c{\displaystyle c} — константа, характерная для определенной жидкости;

VC{\displaystyle V_{C}} — собственный объём, занимаемый частицами жидкости.

Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры и растёт с увеличением давления.

Кинематическая вязкость

В технике, в частности, при расчёте гидроприводов и в триботехнике, часто приходится иметь дело с величиной

ν=ηρ,{\displaystyle \nu ={\frac {\eta }{\rho }},}

и эта величина получила название кинематической вязкости.

Здесь ρ{\displaystyle \rho } — плотность жидкости; η{\displaystyle \eta } — коэффициент динамической вязкости.

Кинематическая вязкость в старых источниках часто указана в сантистоксах (сСт). В СИ эта величина переводится следующим образом: 1 сСт = 1 мм2/c = 10−6 м2/c.

Условная вязкость

Условная вязкость — величина, косвенно характеризующая гидравлическое сопротивление течению, измеряемая временем истечения заданного объёма раствора через вертикальную трубку (определённого диаметра). Измеряют в градусах Энглера (по имени немецкого химика К. О. Энглера), обозначают — °ВУ. Определяется отношением времени истечения 200 мл испытываемой жидкости при данной температуре из специального вискозиметра ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды из того же прибора при 20 °С. Условную вязкость до 16 °ВУ переводят в кинематическую по таблице ГОСТ, а условную вязкость, превышающую 16 °ВУ, по формуле

ν=7,4⋅10−6Et,{\displaystyle \nu =7,4\cdot 10^{-6}E_{t},}

где ν{\displaystyle \nu } — кинематическая вязкость (в м2/с), а Et{\displaystyle E_{t}} — условная вязкость (в °ВУ) при температуре t.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. В уравнении Навье — Стокса для ньютоновской жидкости имеет место аналогичный вышеприведённому закон вязкости (по сути, обобщение закона Ньютона, или закон Навье — Стокса):

σij=η(∂vi∂xj+∂vj∂xi),{\displaystyle \sigma _{ij}=\eta \left({\frac {\partial v_{i}}{\partial x_{j}}}+{\frac {\partial v_{j}}{\partial x_{i}}}\right),}

где σi,j{\displaystyle \sigma _{i,j}} — тензор вязких напряжений.

Среди неньютоновских жидкостей по зависимости вязкости от скорости деформации различают псевдопластики и дилатантные жидкости. Моделью с ненулевым напряжением сдвига (действие вязкости подобно сухому трению) является модель Бингама. Если вязкость меняется с течением времени, жидкость называется тиксотропной. Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение.

С повышением температуры вязкость многих жидкостей падает. Это объясняется тем, что кинетическая энергия каждой молекулы возрастает быстрее, чем потенциальная энергия взаимодействия между ними. Поэтому все смазки всегда стараются охладить, иначе это грозит простой утечкой через узлы.[источник не указан 108 дней]

Динамическая вязкость газов и паров в интервале температуры от -220 до 1000°С

В таблице представлена динамическая вязкость газов и паров в зависимости от температуры (при отрицательной и положительной температуре).

Динамическая вязкость газов в таблице выражена в Па·сек с множителем 10-8. Например, коэффициент динамической вязкости азота N₂ при нормальных условиях (при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении) равен 1665·10-8 или 0,00001665 Па·с.

Указана динамическая вязкость следующих газов и паров: азот N₂, окись азота NO, закись азота N₂O₅, аммиак NH₃, аргон Ar, водород H₂, водяной пар H₂O, воздух, гелий He, кислород O₂, криптон Kr, ксенон Xe, метан CH₄, неон Ne, сернистый газ SO₂, углекислый газ CO₂, окись углерода CO, этан C₂H₆, этилен C₂H₄.

По данным таблицы видно, что наиболее вязким газом при комнатной температуре является газ неон — вязкость неона равна 3113·10-8 Па·с.

Динамическая вязкость газов и паров в диапазоне температуры от 0 до 700°С

В таблице приведены значения коэффициента динамической вязкости газов и паров при положительной температуре в диапазоне от 0 до 700°С.

Вязкость в таблице выражена в Па·сек с множителем 10-8. Например, коэффициент динамической вязкости ацетилена C₂H₂ при нормальных условиях равен 955·10-8 или 0,00000955 Па·с.

Даны значения динамической вязкости следующих газов и паров: ацетон (диметилкетон, пропанон) C₃H₆O, бензол C₆H₆, бром Br₂, бромная ртуть (бромид ртути III) HgBr₃, n-бутан C₄H₁₀, бутан C₄H₁₀, бутилен (1-бутен) C₄H₈, 2-бутен C₄H₈, водород бромистый (бромоводород) HBr, водород йодистый (иодоводород) HI, водород хлористый (газообразная соляная кислота, хлороводород) HCl, водород фтористый (фтороводород, гидрофторид, фторид водорода) HF, n-гексан (гексан) C₆H₁₄, n-гептан C₇H₁₆, диметиловый эфир (метиловый эфир, метоксиметан, древесный эфир) C₂H₆O, диэтиловый эфир (этиловый эфир, серный эфир) C₄H₁₀O, дифенилметан С₁₃Н₁₂, дифениловый эфир C₁₂H₁₀O, изоаметилен (3-метил-1-бутен) C₅H₁₀, изобутан (метилпропан, 2-метилпропан) С₄Н₁₀, изобутилацетат (изобутиловый эфир уксусной кислоты) С₆Н₁₂О₂, изобутилформиат C₅H₁₀O₂, изопентан C₅H₁₂, изопропиловый спирт (пропанол-2, 2-пропанол), изопропанол, диметилкарбинол) С₃Н₇ОН, иод (йод) I₂, йодистая ртуть HgI₃, метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты) С₃Н₆О₂, метилацетилен (пропин) C₃H₄, 3-метилен-1-бутен C₅H₁₀, метилбромид (бромистый метил, монобромметил, монобромэтан, метилбромид, бромметил) CH₃Br, мезитилен C₉H₁₂, метиленхлорид (хлористый метилен, дихлорметан, ДХМ) CH₂Cl₂, метилизобутират C₂H₁₀O₂, метиловый спирт (метанол, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) CH₃OH, метилтиофен, мышьяковистый водород (гидрид мышьяка, арсин) AsH₃, метилхлорид (хлорметан) CH₃Cl, нитрозил хлорид (хлористый нитрозил, оксид хлорид азота) NOCl, нонан C₉H₂₀, октан C₈H₁₈, окись углерода CO, н-пентан C₅H₁₂, амилен, пиридин C₅H₅N, пропан C₃H₈, пропилацетат (н-пропиловый эфир уксусной кислоты) C₅H₁₀O₂, пропилен C₃H₆, пропиловый спирт (пропан-1-ол, 1-пропанол) C₃H₇OH, ртуть Hg, сероводород H₂S, сероуглерод CS₂, силан (кремневодород, гидрид кремния) SiH₄, толуол (метилбензол) C₇H₈, тиазол C₃H₃NS, тиофен C₄H₄S, триметилбутан C₇H₁₆, триметилэтилен С₅Н₁₀, четырехбромистое олово (бромид олова IV) SnBr₄, четыреххлористое олово (хлорид олова IV) SnCl₄, четыреххлористый углерод (тетрахлорметан, ЧХУ) CCl₄, циклогексан C₆H₁₂, циклопропан C₃H₆, цинк Zn, уксусная кислота (этановая кислота) C₂H₄O₂, хлор Cl₂, хлороформ (трихлорметан, метилтрихлорид, хладон-20) CHCl₃, этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) C₄H₈O₂, этиловый спирт (этанол, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь C₂H₆O) C₂H₅OH, этилпропионат C₅H₁₀O₂, этилхлорид (хлористый этил, монохлорэтан) C₂H₅Cl.

Вязкость. Пояснения. Абсолютная и кинематическая вязкость. Таблицы значений вязкости — мало, школьный вариант. Вариант для печати.

• Кинематическая вязкость — мера потока имеющей сопротивление жидкости под влиянием силы тяжести. Когда две жидкости равного объема помещены в идентичные капиллярные вискозиметры и двигаются самотеком, вязкой жидкости требуется больше времени для протекания через капилляр. Если одной жидкости требуется для вытекания 200 секунд,а другой — 400 секунд, вторая жидкость в два раза более вязкая, чем первая по шкале кинематической вязкости.
  • Размерность кинематической вязкости — L2/T, где L — длина, и T — время. Обычно используется сантистокс (cSt). ЕДИНИЦА СИ кинематической вязкости — mm2/s, = 1 cSt =1 сантиСтокс = 10-6м2/с = мм2/с
  • Перевод единиц кинематической вязкости

• Абсолютная (динамическая) вязкость, иногда называемая динамической или простой вязкостью, является произведением кинематической вязкости и плотности жидкости:
  • Абсолютная вязкость = Кинематическая вязкость * Плотность
  • Абсолютная вязкость выражается в сантипуазах (сПуаз). ЕДИНИЦА СИ абсолютной вязкости — Паскаль-секунда (Pa-s), запомним, что 1 сПуаз = 1 mPa-s.
  • Перевод единиц динамической = абсолютной вязкости

Вязкость газов при атмосферном давлении: η, 10 -6 Па· с 150 К 200 К 250 К 300 К 400 К Азот 10.0 12.9 15.5 17.9 22.1 Аммиак — 6.89 8.53 10.3 13.9 Аргон 12.3 16.0 19.5 22.7 28.5 Ацетилен — — — 10.3 13.5 Бромметан — — 13.2 15.8 20.2 Водород 5.57 6.78 7.90 8.94 10.9 Водяной пар — — — 9.13 13.2 Воздух 10.3 13.2 16.0 18.5 23.0 Гелий 12.3 15.0 17.5 19.9 24.3 Кислород 11.3 14.6 17.8 20.7 25.9 Метан — 7.76 9.53 11.2 14.2 Неон 19.4 23.9 28.0 31.7 38.4 Оксид азота (II) 10.5 13.6 16.6 19.3 24.1 Оксид углерода (II) 9.84 12.7 15.4 17.8 22.1 Оксид углерода (IV) — 10.2 12.6 15.0 19.5 Пропан — — 7.1 8.3 9.5 Этан — 6.43 7.96 9.45 12.2 Этилен — 7.1 8.8 10.4 13.5	Вязкость жидкостей при атмосферном давлении: η, 10 -3 Па· с 0°C 20°C 50°C 70°C 100°C Ацетон = 0.32 0.25 = = Бензин 0.73 0.52 0.37 0.26 0.22 Бензол = 0.65 0.44 0.35 = Вода 1.80 1.01 0.55 0.41 0.28 Глицерин 12100 1480 180 59 13 Керосин 2.2 1.5 0.95 0.75 0.54 Кислота уксусная = 1.2 0.62 0.50 0.38 Масло касторовое = 987 129 49 = Пентан 0.28 0.24 = = = Ртуть = 1.54 1.40 = 1.24 Спирт метиловый 0.82 0.58 0.4 0.3 0.2 Спирт этиловый (96%) 1.8 1.2 0.7 0.5 0.3 Толуол = 0.61 0.45 0.37 0.29	Вязкость расплавов: t°, °C η, 10 -3 Па· с Алюминий 700 2.90 Висмут 305 1.65 Калий 100 0.46 Натрий 105 0.69 Олово 240 1.91 Свинец 440 2.11 Цинк 430 3.3 Бромид ртути 250 3.0 Бромид свинца 380 10.2 Бромид серебра 610 1.86 Гидроксид калия 400 2.3 Гидроксид натрия 350 4.0 Хлорид калия 790 1.4 Хлорид натрия 320 2.83 Хлорид серебра 600 1.61
Вязкость воды: t°, °C η, 10 -6 Па· с 1797 10 1307 20 1004 30 803 40 655 50 551 60 470 70 407 80 357 90 317 100 284 110 256 120 232 130 212 140 196 150 184	Динамическая вязкость воздуха: η, 10 -6 Па· с температура воздуха давление 0°C 25°C 100°C 1 атм 17.20 18.37 21.80 20 атм 17.53 18.65 22.02 50 атм 18.15 19.22 22.40 100 атм 19.70 20.60 23.35 200 атм 23.70 23.95 25.30

Вязкость краски

Вязкость — важный показатель для лакокрасочных материалов. Для краски это основа ее качества, устойчивости к разрушению в процессе работы. Вязкость определяет толщину краски, способ ее нанесения (кистью, валиком, распылителем и пр.), влияет на производительность.

Неправильная вязкость краски или лака может спровоцировать растрескивание вещества на поверхности. Данный параметр зависит от ряда факторов:

• химический состав;
• концентрация разбавителя или растворителя;
• температура (самой краски, поверхности, воздуха).

Для перекачивания лакокрасочных материалов лучше всего подходят мембранные пневматические насосы.

Примечания

1. Внутреннее трение в металлах, полупроводниках, диэлектриках и ферромагнетиках: Сб. статей (рус.) / Под ред. Ф. Н. Тавадзе. — М.: Наука, 1978. — 235 с.
2. В общем случае это не так.
3. Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия: Учебних для сельскохозяйственных спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1988. — С. 40. — 400 с. — ISBN 5-06-001257-3.
4. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и превмосистем : Учеб. для машиностроительных вузов. — М. : Машиностроение, 176. — С. 175. — 424 с.
5. Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. — Ленинград, Наука, 1975. — с. 226.
6. Ojovan M. Viscous flow and the viscosity of melts and glasses. Physics and Chemistry of Glasses, 53 (4) 143—150 (2012).

Немного о вязкости смазочных жидкостей

Вязкость определяется сопротивляемостью жидких материалов течению под различными воздействиями, в частности, силы тяжести. Если сравнивать различные жидкости, к примеру, пчелиный мед и воду, можно заметить, что первая течет гораздо хуже. Вязкость можно рассматривать с точки зрения умения жидкого материала сопротивляться сдвигу частей друг относительно друга или смещению слоя жидкости относительно поверхности деталей во время их совместного передвижения.

В механике сплошных сред различаются две величины вязкости: кинематическая и динамическая.

Динамическая (ДВМ) представляет собой отношение усилия, которое прикладывается к жидкому материалу, к степени искажения. Она измеряется в Па∙с или в Пуазах.

Что такое кинематическая вязкость моторного масла? Она определяется отношением динамической величины к плотности среды при одинаковой температуре. Этот показатель можно получить, измерив время вытекания определенного объема через калиброванное отверстие под воздействием силы тяжести. Измерить индекс позволяет устройство, называемое вискозиметром. Если рассматривается кинематическая вязкость масла: в чем измеряется величина? В различных системах для этого используется несколько единиц: м²/с, стокс, градус Энглера.

Рис.1. Единицы измерения кинематической вязкости масла.

Для определения вязкости выпускается несколько видов приборов. Выбор вискозиметра определяется условиями использования. Устройство может применяться в лабораторных условиях, а также для постоянного контроля состояния жидких материалов. Это часто требуется в производственном процессе. Кроме этого, температурные показатели веществ также могут различаться. Сегодня производится оборудование для работы в температурном режиме минус 50…плюс 2000 градусов.

Чтобы определиться с оптимальным вискозиметром, следует учитывать несколько критериев:

• необходимую точность замеров;
• диапазон измерений;
• условия эксплуатации прибора.

Приборы для определения кинематической вязкости масел (КВМ):

• Капиллярные. Этот тип оборудования позволяет определить время, за которое установленный объем жидкого вещества сможет преодолеть капилляр.
• Ротационные. В данном устройстве жидкость, у которой определяется вязкость, размещена между цилиндрами. От одного из них, вращающегося с определенной скоростью, вращательный момент передается через жидкий материал второму, изначально статичному. Показатель вязкости среды оценивается по вращающему моменту второго цилиндрического звена прибора.
• С движущимся шарообразным телом. Показатель вязкости среды оценивается по расстоянию, которое способен пройти шар, помещенный в жидкое вещество.
• Пузырьковые. Устройства этого типа предназначены для оценки перемещения газа в жидком материале.
• Ультразвуковые. Для определения вязкости исследуются импульсы, испускаемые зондом (время их затухания).
• Вибрационные. В этом оборудовании в жидкую среду опускается зонд, который начинает вибрировать. Определение кинематической вязкости масла проводится посредством оценки степени затухания его колебаний.

Вязкость газов

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

η=13⟨u⟩⟨λ⟩ρ{\displaystyle \eta ={\frac {1}{3}}\langle u\rangle \langle \lambda \rangle \rho },

где ⟨u⟩{\displaystyle \langle u\rangle } — средняя скорость теплового движения молекул, ⟨λ⟩{\displaystyle \langle \lambda \rangle } − средняя длина свободного пробега. Из этого выражения в частности следует, что вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления, поскольку плотность ρ{\displaystyle \rho } прямо пропорциональна давлению, а ⟨λ⟩{\displaystyle \langle \lambda \rangle } — обратно пропорциональна. Такой же вывод следует и для других кинетических коэффициентов для газов, например, для коэффициента теплопроводности. Однако этот вывод справедлив только до тех пор, пока разрежение газа не становится столь малым, что отношение длины свободного пробега к линейным размерам сосуда (число Кнудсена) не становится по порядку величины равным единице; в частности, это имеет место в сосудах Дьюара (термосах).

С повышением температуры вязкость большинства газов увеличивается, это объясняется увеличением средней скорости молекул газа u{\displaystyle u}, растущей с температурой как T{\displaystyle {\sqrt {T}}}

Влияние температуры на вязкость газов

В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры (у жидкостей она уменьшается при увеличении температуры).

Формула Сазерленда может быть использована для определения вязкости идеального газа в зависимости от температуры:

μ=μT+CT+C(TT)32,{\displaystyle {\mu }={\mu }_{0}{\frac {T_{0}+C}{T+C}}\left({\frac {T}{T_{0}}}\right)^{3/2},}

где:

• μ — динамическая вязкость в (Па·с) при заданной температуре T;
• μ — контрольная вязкость в (Па·с) при некоторой контрольной температуре T;
• T — заданная температура в Кельвинах;
• T — контрольная температура в Кельвинах;
• C — постоянная Сазерленда для того газа, вязкость которого требуется определить.

Эту формулу можно применять для температур в диапазоне 0 < T < 555 K и при давлениях менее 3,45 МПа с ошибкой менее 10 %, обусловленной зависимостью вязкости от давления.

Постоянная Сазерленда и контрольные вязкости газов при различных температурах приведены в таблице ниже:

Газ	C, K	T, K	μ, мкПа·с
Воздух	120	291,15	18,27
Азот	111	300,55	17,81
Кислород	127	292,25	20,18
Углекислый газ	240	293,15	14,8
Угарный газ	118	288,15	17,2
Водород	72	293,85	8,76
Аммиак	370	293,15	9,82
Оксид серы(IV)	416	293,65	12,54
Гелий	79,4	273	19

Вязкость аморфных материалов

Вязкость аморфных материалов (например, стекла или расплавов) — это термически активизируемый процесс:

η(T)=Aexp⁡(QRT),{\displaystyle \eta (T)=A\exp \left({\frac {Q}{RT}}\right),}

где

Q{\displaystyle Q} — энергия активации вязкости (Дж/моль);

T{\displaystyle T} — температура (К);

R{\displaystyle R} — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К);

A{\displaystyle A} — некоторая постоянная.

Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q{\displaystyle Q} изменяется от большой величины QH{\displaystyle Q_{H}} при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину QL{\displaystyle Q_{L}} при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда (QH−QL)<QL{\displaystyle (Q_{H}-Q_{L})<Q_{L}}, или ломкие, когда (QH−QL)⩾QL{\displaystyle (Q_{H}-Q_{L})\geqslant Q_{L}}. Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса RD=QHQL{\displaystyle R_{D}={\frac {Q_{H}}{Q_{L}}}}: сильные материалы имеют RD<2{\displaystyle R_{D}<2}, в то время как ломкие материалы имеют RD⩾2{\displaystyle R_{D}\geqslant 2}.

Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением

η(T)=A1T(1+A2exp⁡BRT)(1+Cexp⁡DRT){\displaystyle \eta (T)=A_{1}T\left(1+A_{2}\exp {\frac {B}{RT}}\right)\left(1+C\exp {\frac {D}{RT}}\right)}

с постоянными A1{\displaystyle A_{1}}, A2{\displaystyle A_{2}}, B{\displaystyle B}, C{\displaystyle C} и D{\displaystyle D}, связанными с термодинамическими параметрами соединительных связей аморфных материалов.

В узких температурных интервалах недалеко от температуры стеклования Tg{\displaystyle T_{g}} это уравнение аппроксимируется формулами типа VTF или сжатыми экспонентами Кольрауша.

Пример вязкости стёкол

Если температура существенно ниже температуры стеклования, T<Tg{\displaystyle T<T_{g}}, двуэкспоненциальное уравнение вязкости сводится к уравнению типа Аррениуса

η(T)=ALTexp⁡(QHRT){\displaystyle \eta (T)=A_{L}T\exp \left({\frac {Q_{H}}{RT}}\right)}

с высокой энергией активации QH=Hd+Hm{\displaystyle Q_{H}=H_{d}+H_{m}}, где Hd{\displaystyle H_{d}} — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а Hm{\displaystyle H_{m}} — энтальпия их движения. Это связано с тем, что при T<Tg{\displaystyle T<T_{g}} аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.

При T≫Tg{\displaystyle T\gg T_{g}} двуэкспоненциальное уравнение вязкости также сводится к уравнению типа Аррениуса

η(T)=AHTexp⁡(QLRT),{\displaystyle \eta (T)=A_{H}T\exp \left({\frac {Q_{L}}{RT}}\right),}

но с низкой энергией активации QL=Hm{\displaystyle Q_{L}=H_{m}}. Это связано с тем, что при T≫Tg{\displaystyle T\gg T_{g}} аморфные материалы находятся в расправленном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей разрушенными, что облегчает текучесть материала.

Кинематическая вязкость — вода

Кинематическая вязкость воды, содержащей достаточное количество мелких ( менее 0 05 мм) взвешенных твердых частиц, может существенно увеличиться по сравнению с чистой ( без взвеси) водой. & связи с этим при изучении движения воды, несущей большое количество мелких наносов ( особенно Б придонной области потока в реке или канале), часто учитывают изменение кинематической вязкости в зависимости от положения движущегося слоя относительно дна.
 

Кинематическая вязкость воды при 20 2 С равна 1 ест. Вязкость определяется в приборах вискозиметрах посредством замера объема жидкости, протекающей через капиллярную трубу за определенный период времени. Чем быстрее вытекает жидкость из прибора, тем меньше у нее вязкость. Так, при 20 С вязкость дистиллированной воды равняется приблизительно 1 ест, а вязкость керосина — 4 ест. Это значит, что в вискозиметре керосин вытекает через капиллярную трубку в четыре раза медленнее воды.
 

Кинематическая вязкость воды при 20 С принята равной 1 0068 санти-стокса на основании исследований Э. П. Халфина как наиболее вероятное значение; отсюда один градус Энглера равен — 1 007 сантистокса.
 

Кинематическая вязкость воды при 20 С близка одному сантистоксу. Таким образом, условная вязкость показывает, во сколько раз данная жидкость при данной температуре более или менее вязка по сравнению с водой при 20 С.
 

Коэффициент кинематической вязкости воды при температуре 15 С равен v 0 0114 — 10 — м8 / сек.
 

Величина кинематической вязкости воды v определена при средней температуре ее 87 С.
 

С, кинематическая вязкость воды при 30 С составляет vso0 805 ест.
 

При повышении температуры кинематическая вязкость воды понижается, причем весьма существенно.
 

Одному сантистоксу равняется кинематическая вязкость воды при 20 С.
 

Здесь у — кинематическая вязкость воды, принимается по графику фиг.
 

Для предварительных тодсчетов величину кинематической вязкости воды v можно принять равной 0 01 см2 / с 1 Ю-6 м2 / с, что отвечает температуре 20 С.
 

В табл. 11 приведена зависимость кинематической вязкости воды от ее температуры.
 

В табл. 12 приведены сравнительные данные кинематической вязкости воды и воздуха в зависимости от температуры.
 

Выясним, каково будет число Рейнольдса, если кинематическая вязкость воды при 50 С v 0 556 Ю-6 м / сек.
 

В квадратичной области гидравлическая крупность не зависит от кинематической вязкости воды ( от температуры) при прочих равных условиях. При ламинарном режиме обтекания гидравлическая крупность не зависит от формы частиц наносов.
 

Вязкость гудрона

Гудрон — это остаток, образующийся в процессе отгонки из нефти фракций, которые выкипают до 450–600 °С под вакуумом при атмосферном давлении. Выход данного вещества составляет 10–45 % от нефтяной массы. Гудрон представляет собой очень вязкую жидкость черного цвета либо твердую асфальтоподобную субстанцию с блестящим изломом. Вещество содержит нефтяные смолы, углеводороды (парафиновые, нафтеновые, ароматические), карбоиды, карбены, асфальтены, небольшой объем примесей металлов, которые содержались в нефти.

В зависимости от температуры кинематическая вязкость гудрона составляет 40–91 сСт.

Применяется вещество в основном в дорожном строительстве, кровельных работах, производстве малозольного кокса, в качестве смягчителя в резиновой промышленности.

Вязкость растворителей

Растворители представляют собой химические соединения, способные преобразовывать различные вещества в раствор (гомогенную однородную систему, состоящую из 2 и более компонентов). Обычно они используются в роли среды для проведения химических реакций, для технологических целей. В связи с этим растворители востребованы в различных сферах производства (лакокрасочном, электротехническом, фармацевтике, парфюмерии, создании взрывчатых веществ), сельском хозяйстве.

Растворители классифицируются на органические и неорганические (важнейший из них — это вода). По степени вязкости они подразделяются на маловязкие (до 0,002 Па•с), средневязкие (0,002–0,01 Па•с), высоковязкие (свыше 0,01 Па•с).

Растворители в промышленности перекачивают разными типами насосов, например мембранными, вихревыми, плунжерными аппаратами.

Вязкость ацетона

К группе маловязких растворителей относится ацетон. Это бесцветная летучая жидкость органического происхождения, отличающаяся характерным резким запахом. Вязкость продукта составляет 0,000 33 Па•с.

Вязкость керосина

Растворитель керосин также имеет небольшую вязкость (0,001 49 Па•с при комнатной температуре). Это прозрачное вещество масляной структуры, прозрачное либо желтоватого оттенка. Получают керосин при прямой перегонке нефти.

Данная субстанция применяется и в других целях: как реактивное топливо в ракетах, самолетах, как горючее для бытовых осветительных приборов, при обжиге стекла и фарфора, в оборудовании для резки металлов.