Jak występuje lepkość cieczy?
W wielu sytuacjach naukowych i przemysłowych konieczne jest znanie lepkości cieczy. Lepkość jest miarą odporności cieczy na przepływ. Ciecze o wysokiej lepkości mają większą odporność na przepływ i nie są łatwo zdeformowane przez naprężenie fizyczne, podczas gdy ciecze o niskiej lepkości są „cienkie” i łatwo przepływają. Lepkość cieczy można znaleźć przy użyciu przyrządu zwanego wiskozymetrem, którego istnieje wiele różnych rodzajów. W przypadkach, w których akceptowalne są mniej precyzyjne pomiary, lepkość można również zmierzyć za pomocą prostych urządzeń opartych na grawitacji.
Jednym z najczęstszych rodzajów lepkości wiskoziorczych jest wiskozymetr opadającej kuli. Ta konfiguracja mierzy lepkość cieczy poprzez czas czasu, w jakim jest niewielka kula o znanej gęstości i wielkości, aby spaść pewną odległość przez ciecz. Kula jest umieszczana w pionowej rurce wypełnionej cieczy i pozwala osiągnąć jej prędkość końcową w miarę upadku. Przy prędkości końcowej siła przeciągania TSfera w górę jest równa sile grawitacji ciągnącej ją w dół, a kula przestaje przyspieszyć, utrzymując stałą prędkość, gdy spadnie. Gdy znana są prędkość końcowa, gęstość cieczy i kuli oraz wielkość kuli, formuła, prawo Stokesa, można zastosować do obliczenia lepkości cieczy.
Kolejnym dość prostym wiskozymetrem stosowanym w warunkach laboratoryjnych jest wiskozymetr Ostwald, znany również jako szklany wiskozymetr naczyń włosowatych lub wiskozymetr U-Tube. To szklane urządzenie rurki w kształcie litery U składa się z dwóch żarówek, jednej na dolnej części lewego ramienia U, a drugie na wysokiej części prawej. Jest trzymany pionowo, gdy ciecz jest rysowana do górnej żarówki, a następnie pozwala spływać z powrotem do dolnej żarówki, minęło dwa ślady na rurce. Lepkość cieczy można wywnioskować przez faktoring w średnicy szklanej rurkis, aby ciecz przepływa obok dwóch znaków i gęstości tej cieczy.
Laboratoria wymagające precyzyjnych pomiarów mogą wykorzystywać bardziej skomplikowane wróżki, które obejmują elektronikę i mierzą lepkość za pomocą oscylacyjnego tłoka lub rezonatora wibrującego zanurzonego w cieczy. W innych ustawieniach, takich jak przemysł farb, można zastosować prostsze zasady fizyczne do wywnioskowania przybliżonej lepkości płynów. Pomiary te często opierają się na miary znanej jako lepkość kinematyczna - odporność cieczy do przepływu w obecności grawitacji.
Puchar Zahn i kubek lepkości Forda są przykładami urządzeń opartych na grawitacji używanych do pomiaru lepkości kinematycznej. W tych urządzeniach płyn - farba w przypadku kubka Zahna lub oleju silnikowego dla Forda - spływa przez mały otwór na dnie kubka, ponieważ jest trzymany w górę. Ciecz wypływa w gładkim strumieniu, aż do pewnego punktu, w którym rozkłada się na krople. W zależności od lepkości oF cieczy pęknięcie nastąpi w różnych momentach. Miara lepkości kinematycznej można znaleźć, pomnożając ten czas w sekundach przez numer specyfikacji kubka, który jest skalibrowany dla odpowiedniej cieczy.