ความหนืดแบบไดนามิกคืออะไร?

ความหนืดไดนามิกของของไหลถูกกำหนดให้เป็นความเครียดของแรงเฉือนที่ถูกหารด้วยการไล่ระดับความเร็วที่ทำได้เมื่อแรงเฉือนถูกนำไปใช้กับของไหล ความหนืดแตกต่างกันอย่างมากในหมู่ของเหลว มันเป็นสิ่งสำคัญในพฤติกรรมการไหลของของเหลว

คำที่ใช้อธิบายความต้านทานต่อการไหลของของเหลวคือความหนืด น้ำเชื่อมมีความหนืดมากกว่าน้ำ กากน้ำตาลมีความหนืดมากกว่าน้ำเชื่อม ความหนืดเป็นผลมาจากความง่ายในการที่โมเลกุลหลุดผ่านซึ่งกันและกันและเป็นหน้าที่ของเคมีรูปร่างและอุณหภูมิของโมเลกุล ก๊าซก็มีความหนืดต่างกันเช่นกัน ที่อุณหภูมิเดียวกันออกซิเจนจะมีความหนืดเท่ากับไฮโดรเจนหรือแอมโมเนียถึงสองเท่าในขณะที่ความหนืดของไนโตรเจนอยู่ตรงกลาง

การวัดความหนืดแบบคลาสสิกนั้นมาจากการทดสอบประกอบด้วยแผ่นเรียบสองแผ่นคั่นด้วยฟิล์มบาง ๆ ของของเหลว แผ่นด้านล่างนิ่ง ผู้ทดลองใช้กำลังที่รู้จักพยายามจะเลื่อนแผ่นชั้นบนสุดผ่านแผ่นด้านล่าง ภายในฟิล์มของเหลวโมเลกุลที่อยู่ติดกับแผ่นด้านล่างจะมีความเร็วเป็นศูนย์ โมเลกุลของเหลวที่อยู่ถัดจากแผ่นด้านบนมีความเร็วเช่นเดียวกับแผ่นด้านบน

ในขณะที่ของเหลวสามารถเป็นได้ทั้งก๊าซหรือของเหลวมันง่ายกว่าที่จะคิดถึงของเหลวในการทดสอบนี้ หากสารที่แยกแผ่นเป็นน้ำแผ่นบนจะเลื่อนไปด้านข้างได้ง่ายมาก เมื่อกากน้ำตาลเป็นของเหลวแผ่นชั้นบนจะเคลื่อนที่อย่างเชื่องช้าโดยใช้แรงแบบเดียวกัน

แรงเฉือนอยู่ในทิศทางของแรงซึ่งตรงข้ามกับแรงตึงหรือแรงอัดซึ่งในกรณีนี้จะเป็นแรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายแผ่นเหล็กออกจากกันหรือเข้าใกล้กันมากขึ้น ความเครียดเฉือนคือแรงเฉือนหารด้วยพื้นที่หน่วยและแสดงเป็นนิวตันต่อตารางเมตร (N / m 2 ) หรือ pascals (Pa) การคำนวณความหนืดมักกระทำในหน่วยเมตริก

การไล่ระดับสีความเร็วคือความแตกต่างของอัตราการไหลของของเหลวที่อยู่ถัดจากแผ่นด้านล่างซึ่งเป็นศูนย์เมื่อเปรียบเทียบกับของเหลวที่อยู่ถัดจากแผ่นด้านบนซึ่งเป็นอัตราเดียวกับอัตราของแผ่นด้านบน ความหนืดแบบไดนามิกนั้นเป็นแรงเฉือนโดยหารด้วยอัตราการเฉือนและวัดเป็นปาสคาล - วินาที (Pa-s) ความหนืดนั้นวัดได้ในหน่วย centipoise (cPo) หนึ่งเซ็นต์เท่ากับหนึ่งมิลลิวินาที

การวัดความหนืดอีกแบบคือความหนืดจลน์ ความหนืดจลนศาสตร์คือความหนืดไดนามิกที่หารด้วยความหนาแน่นของของเหลว ความหนืดจลนศาสตร์นั้นง่ายต่อการวัดค่ามากกว่าความหนืดแบบไดนามิกดังนั้นจึงมักใช้เพื่อกำหนดความหนืดแบบไดนามิก

ของเหลวของนิวตันเก็บความหนืดไดนามิกคงที่โดยไม่ขึ้นกับอัตราการเฉือน ซอสมะเขือเทศเป็นของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตัน มีความหนืดแบบไดนามิกสูงเมื่ออัตราการไหลต่ำ แต่เกือบจะเป็นของเหลวเช่นเดียวกับน้ำเมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมผู้คนจึงเขย่าขวดซอสมะเขือเทศเพื่อเร่งการไหลของซอสมะเขือเทศ แต่จบลงด้วยการใส่จานมากเกินไป