Hur hittas vätskans viskositet?
I många vetenskapliga och industriella situationer är det nödvändigt att kända vätskans viskositet. Viskositet är måttet på vätskans motstånd mot flöde. Vätskor med hög viskositet har större motståndskraft mot flöde och deformeras inte lätt av fysisk påfrestning, medan vätskor med låg viskositet är "tunna" och flyter lätt. Viskositeten hos vätskor kan hittas genom att använda ett instrument känt som en viskosimeter, av vilken det finns många olika typer. I de fall där mindre exakta mätningar är acceptabla kan viskositeten också mätas med hjälp av enkla tyngdkraftsbaserade anordningar.
En av de vanligaste typerna av viskosimeter är den fallande sfärviskometer. Denna inställning mäter viskositeten hos vätskor genom tidtagning av hur lång tid det tar en liten sfär med känd densitet och storlek för att falla ett visst avstånd genom en vätska. Sfären placeras i ett vertikalt rör fyllt med vätskan och får nå sin terminalhastighet när den faller. Vid terminalhastighet är dragkraften som drar sfären uppåt lika med tyngdkraften som drar den nedåt, och sfären upphör att accelerera och bibehåller en konstant hastighet när den sjunker. När väl terminalhastigheten, densiteten för vätskan och sfären och sfärens storlek är känd, kan en formel, Stokes 'lag, användas för att beräkna vätskans viskositet.
En annan ganska enkel viskometer som används i laboratorieinställningar är Ostwald-viskosimeter, även känd som glaskapillärviskometern eller U-rörets viskosimeter. Denna U-formade glasröranordning består av två glödlampor, en på den nedre delen av U: s vänstra arm och den andra på den högra delen av höger. Den hålls vertikalt när vätskan dras upp i den övre glödlampan och får sedan flyta ner till den nedre lampan, förbi två märken på röret. Viskositeten hos vätskor kan härledas genom att man tar i glasrörets diameter, den tid det tar för en vätska att strömma förbi de två märkena och densiteten för vätskan.
Laboratorier som kräver precisionmätningar kan använda mer detaljerade viskosimeter som innehåller elektronik och mäter viskositet med hjälp av en oscillerande kolv eller en vibrerande resonator nedsänkt i vätskan. I andra inställningar, såsom målarbranschen, kan enklare fysiska principer användas för att dra ungefärliga viskositeter för vätskor. Dessa mätningar förlitar sig ofta på ett mått som kallas kinematisk viskositet - motståndet för en vätska att rinna i närvaro av tyngdkraften.
Zahn-koppen och Ford-viskositetskoppen är exempel på tyngdkraftsbaserade anordningar som används för att mäta kinematisk viskositet. I dessa enheter tappar vätskefärgen, i fallet med Zahn-koppen eller motorolja för Ford-koppen, genom ett litet hål i botten av en kopp när det hålls högt upp. Vätskan rinner ut i en jämn ström tills en viss punkt där den bryts upp i droppar. Beroende på vätskans viskositet kommer brott att inträffa vid olika tidpunkter. Ett mått på kinematisk viskositet kan hittas genom att multiplicera denna tid i sekunder med koppens specifikationsnummer, som är kalibrerad för lämplig vätska.