Wat is dynamische viscositeit?
Dynamische viscositeit van een vloeistof wordt gedefinieerd als de uitgeoefende afschuifspanning gedeeld door de bereikte snelheidsgradiënt wanneer een afschuifkracht op een vloeistof wordt uitgeoefend. Viscositeit varieert sterk tussen vloeistoffen. Het is belangrijk in het stromingsgedrag van vloeistoffen.
De term die wordt gebruikt om de stromingsweerstand van een vloeistof te beschrijven, is viscositeit. Siroop is stroperiger dan water; melasse viskeuzer dan siroop. Viscositeit is het resultaat van het gemak waarmee moleculen langs elkaar glijden en is een functie van de chemie, vorm en temperatuur van de moleculen. Gassen hebben ook variërende viscositeiten. Bij dezelfde temperatuur is zuurstof twee keer zo viskeus als waterstof of ammoniak, terwijl de viscositeit van stikstof in het midden ligt.
De klassieke viscositeitsmeting komt van een test bestaande uit twee gladde platen gescheiden door een dunne laag vloeistof. De bodemplaat staat stil. De experimentator probeert met behulp van een bekende kracht de bovenplaat langs de onderplaat te schuiven. Binnen de vloeistoffilm hebben de moleculen naast de bodemplaat een snelheid van nul. De vloeistofmoleculen naast de bovenplaat hebben dezelfde snelheid als de bovenplaat.
Hoewel de vloeistof een gas of een vloeistof kan zijn, is het gemakkelijker om vloeistoffen in deze test te bedenken. Als de substantie die de platen scheidt water is, zal de bovenste plaat heel gemakkelijk zijdelings glijden. Met melasse als vloeistof beweegt de bovenplaat traag met dezelfde kracht.
Een afschuifkracht is in de richting van de kracht, in tegenstelling tot spankrachten of drukkrachten, in dit geval de krachten die nodig zijn om de platen uit elkaar of dichter naar elkaar toe te bewegen. De afschuifspanning is de afschuifkracht gedeeld door een eenheidsgebied en wordt uitgedrukt als newton per vierkante meter (N / m2) of pascal (Pa). Viscositeitsberekeningen worden meestal uitgevoerd in metrische eenheden.
De snelheidsgradiënt is het verschil in de stroomsnelheid van de vloeistof naast de bodemplaat, die nul is vergeleken met de vloeistof naast de bovenplaat, die hetzelfde is als de snelheid van de bovenplaat. De dynamische viscositeit is dan de afschuifspanning gedeeld door de afschuifsnelheid en wordt gemeten in pascal-seconden (Pa-s). Praktisch wordt de viscositeit gemeten in centipoise (cPo). Eén centipoise is gelijk aan één millipascal seconde.
Een andere maat voor viscositeit is kinematische viscositeit. Kinematische viscositeit is de dynamische viscositeit gedeeld door de dichtheid van de vloeistof. Kinematische viscositeit is gemakkelijker te meten dan dynamische viscositeit en wordt daarom vaak gebruikt om de dynamische viscositeit te bepalen.
Een Newtoniaanse vloeistof behoudt een constante dynamische viscositeit onafhankelijk van de afschuifsnelheid. Ketchup is een niet-Newtoniaanse vloeistof. Het heeft een hoge dynamische viscositeit wanneer de stroomsnelheid laag is, maar wordt bijna net zo vloeibaar als water wanneer de stroomsnelheid wordt verhoogd. Dit verklaart waarom mensen ketchupflessen schudden om de ketchupstroom te versnellen, maar dan met teveel op hun bord belanden.