液体の粘度はどのようにわかりますか？

多くの科学的および産業的状況では、液体の粘度を知る必要があります。 粘度は、液体の流れに対する抵抗の尺度です。 粘度の高い液体は流動抵抗が大きく、物理的ストレスによって容易に変形しませんが、粘度の低い液体は「薄く」、流動しやすくなります。 液体の粘度は、粘度計と呼ばれる機器を使用して見つけることができます。粘度計にはさまざまな種類があります。 精度の低い測定が許容される場合は、単純な重力ベースのデバイスを使用して粘度を測定することもできます。

最も一般的なタイプの粘度計は、落下球型粘度計です。 このセットアップでは、既知の密度とサイズの小さな球体が液体を一定の距離だけ落下するのにかかる時間を計ることにより、液体の粘度を測定します。 球体は、液体で満たされた垂直のチューブに入れられ、落下すると最終速度に到達します。 終端速度では、球体を上方に引っ張るドラッグの力は、球体を下方に引っ張る重力の力に等しく、球体は加速を停止し、落下するにつれて一定の速度を維持します。 終端速度、液体と球体の密度、球体のサイズがわかれば、ストークスの法則を使用して液体の粘度を計算できます。

実験室で使用されるもう1つのかなり単純な粘度計は、ガラス毛細管粘度計またはUチューブ粘度計としても知られるオストワルド粘度計です。 このU字型のガラス管デバイスは、2つの電球で構成されています。1つはUの左腕の下部にあり、もう1つは右の上部にあります。 液体が上部のバルブに吸い上げられ、チューブの2つのマークを過ぎて下部のバルブに戻るように、垂直に保持されます。 液体の粘度は、ガラスチューブの直径、液体が2つのマークを通過するのにかかる時間、およびその液体の密度を考慮して推定できます。

精密測定を必要とする研究所では、電子機器を組み込んだより精巧な粘度計を使用し、振動ピストンまたは液体に浸された振動共振器を使用して粘度を測定します。 塗料業界などの他の設定では、より単純な物理的原理を使用して、液体のおおよその粘度を推定できます。 これらの測定は、多くの場合、動粘度と呼ばれる測定に依存しています。これは、重力の存在下での液体の流動抵抗です。

ZahnカップとFord粘度カップは、動粘度の測定に使用される重力ベースのデバイスの例です。 これらのデバイスでは、液体（塗料、Zahnカップの場合はペイント、またはフォードカップのモーターオイル）は、カップの上部にある小さな穴から排出されます。 液体は滑らかな流れで流れ落ち、特定の点で液滴になります。 液体の粘度に応じて、破損はさまざまな時点で発生します。 動粘度の測定値は、この時間に適切な液体用に較正されたカップの仕様番号を秒単位で掛けることで見つけることができます。