ความหนืดของของเหลวเป็นอย่างไร?

ในสถานการณ์ทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมหลายอย่างจำเป็นต้องทราบความหนืดของของเหลว ความหนืดคือการวัดความต้านทานของของเหลวต่อการไหล ของเหลวที่มีความหนืดสูงมีความต้านทานต่อการไหลมากขึ้นและไม่ผิดรูปจากความเครียดทางกายภาพในขณะที่ของเหลวที่มีความหนืดต่ำจะ“ ผอม” และไหลได้ง่าย ความหนืดของของเหลวสามารถพบได้โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า viscometer ซึ่งมีหลายประเภท ในกรณีที่การวัดที่แม่นยำน้อยกว่าเป็นที่ยอมรับความหนืดสามารถวัดได้โดยใช้อุปกรณ์ที่ใช้แรงโน้มถ่วงอย่างง่าย

หนึ่งในประเภทที่พบบ่อยที่สุดของ viscometers คือ viscometer ทรงกลมที่ตกลงมา การตั้งค่านี้จะวัดความหนืดของของเหลวโดยกำหนดระยะเวลาว่าจะต้องใช้ทรงกลมขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นและขนาดที่รู้จักกันในการตกลงในระยะทางที่แน่นอนผ่านของเหลว ทรงกลมถูกวางลงในหลอดแนวตั้งที่เต็มไปด้วยของเหลวและได้รับอนุญาตให้ไปถึงความเร็วเทอร์มินัลเมื่อตก ที่ความเร็วเทอร์มินอลแรงดึงที่ลากขึ้นไปบนทรงกลมเท่ากับแรงโน้มถ่วงที่ดึงมันลงและทรงกลมจะหยุดเร่งความเร็วรักษาความเร็วคงที่เมื่อมันลดลง เมื่อความเร็วเทอร์มินัลความหนาแน่นของของเหลวและทรงกลมและขนาดของทรงกลมเป็นที่รู้จักกันเป็นสูตรกฎของสโตกส์สามารถใช้ในการคำนวณความหนืดของของเหลว

เครื่องวัดความหนืดค่อนข้างง่ายอื่น ๆ ที่ใช้ในการตั้งค่าในห้องปฏิบัติการคือเครื่องวัดความหนืดแบบ Ostwald หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องวัดความหนืดแบบแก้วหรือยูวีแบบหลอด อุปกรณ์หลอดแก้วรูปตัวยูประกอบด้วยหลอดไฟสองหลอดหลอดหนึ่งที่ส่วนล่างของแขนซ้ายของ U และอีกหลอดที่ด้านขวาของส่วนสูง มันถูกจัดขึ้นในแนวดิ่งเมื่อของเหลวถูกดึงขึ้นสู่หลอดไฟด้านบนแล้วปล่อยให้ไหลกลับลงไปที่หลอดไฟล่างผ่านเครื่องหมายสองอันบนหลอด ความหนืดของของเหลวสามารถอนุมานได้โดยแยกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดแก้วเวลาที่ใช้ในการไหลของของเหลวผ่านจุดทั้งสองและความหนาแน่นของของเหลวนั้น

ห้องปฏิบัติการที่ต้องการการวัดที่แม่นยำอาจใช้เครื่องวัดความหนืดที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการวัดความหนืดโดยใช้ลูกสูบสั่นหรือเครื่องสั่นแบบสั่นที่จมอยู่ในของเหลว ในการตั้งค่าอื่น ๆ เช่นอุตสาหกรรมสีหลักการทางกายภาพที่ง่ายขึ้นสามารถนำมาใช้เพื่ออนุมานความหนืดของของเหลวโดยประมาณ การวัดเหล่านี้มักขึ้นอยู่กับการวัดที่รู้จักกันในชื่อความหนืดจลนศาสตร์ - ความต้านทานของของเหลวที่จะไหลในการปรากฏตัวของแรงโน้มถ่วง

Zahn cup และ Ford viscosity cup เป็นตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ใช้แรงโน้มถ่วงที่ใช้ในการวัดความหนืดจลน์ ในอุปกรณ์เหล่านี้ของเหลว - สีในกรณีของถ้วยซาห์นหรือน้ำมันเครื่องสำหรับถ้วยฟอร์ด - จะไหลผ่านรูเล็ก ๆ ที่ด้านล่างของถ้วยขณะที่ถืออยู่สูง ของเหลวไหลออกมาในลำธารที่ราบรื่นจนกระทั่งถึงจุดหนึ่งที่มันแตกตัวเป็นหยด ขึ้นอยู่กับความหนืดของของเหลวความแตกแยกจะเกิดขึ้นในเวลาที่ต่างกัน การวัดความหนืดจลน์สามารถพบได้โดยการคูณเวลานี้ในไม่กี่วินาทีด้วยหมายเลขข้อมูลจำเพาะของถ้วยซึ่งถูกสอบเทียบสำหรับของเหลวที่เหมาะสม