تفاوت بین ویسکوزیته دینامیکی و کینماتیکی چیست؟

ویسکوزیته یک ویژگی اساسی ماده در هنگام مطالعه جریان سیال در هر کاربرد است. دو نوع رایج ویسکوزیته دینامیک و سینماتیک هستند. رابطه بین این دو ویژگی بسیار ساده است.

ویسکوزیته دینامیکی (که ویسکوزیته مطلق نیز نامیده می شود) اندازه گیری مقاومت داخلی سیال در برابر جریان است، در حالی که ویسکوزیته سینماتیکی نسبت ویسکوزیته دینامیکی به چگالی است. بر اساس عبارت فوق، دو سیال با ویسکوزیته دینامیکی یکسان بسته به چگالی می توانند ویسکوزیته سینماتیکی بسیار متفاوتی داشته باشند و بالعکس. بنابراین، درک معنای فیزیکی خواص این دو ماده همیشه آسان نیست.

به زبان ساده، ویسکوزیته دینامیکی اطلاعاتی را در مورد نیروی مورد نیاز برای ایجاد جریان سیال با نرخ مشخصی به شما می دهد، در حالی که ویسکوزیته سینماتیکی نشان می دهد که یک سیال در هنگام اعمال یک نیروی خاص با چه سرعتی جریان می یابد.

مقاومت داخلی در برابر جریان سیال (ویسکوزیته دینامیکی) به این معنی است که نیروهایی در جابجایی سیال دخیل هستند. این نیرو (F) متناسب است با:

1) نرخ برش (SR)

2) سطح (A)

3) ویسکوزیته دینامیکی (η)

F ٪ 7b٪ 7b0٪ 7d٪ 7d ٪ ce٪ b7A ٪ c3٪ 97SR

در عبارت فوق (قانون ویسکوزیته نیوتن)، ویسکوزیته دینامیکی به عنوان یک ثابت تناسب بین تنش F/A و نرخ تغییر شکل یا نرخ برش استفاده می شود. راه دیگر برای فکر کردن در مورد ویسکوزیته سینماتیکی این است که متوجه شوید که ضریب انتشار [cm 2 / s] دارد. به همین دلیل، ویسکوزیته سینماتیکی را گاهی اوقات انتشار مومنتوم می‌نامند که مشابه انتشار گرما و جرم است. از این نظر، ویسکوزیته دینامیکی یک ویژگی اساسی تر است، در حالی که ویسکوزیته سینماتیکی یک ویژگی مشتق شده است.

از نظر تاریخی، روش اندازه‌گیری ویسکوزیته انتخابی ویسکوزیته سینماتیکی بود زیرا شامل اندازه‌گیری نیرو نمی‌شود. در بیشتر ویسکومترهای سینماتیکی، جریان سیال توسط گرانش (g) هدایت می شود. این روش ها (مویرگی، قیف...) به سادگی زمان لازم برای جریان سیال در یک هندسه معین را اندازه گیری می کنند. ویسکومترهای دقیق تر به اندازه گیری تنش برشی در یک نرخ برشی معین متکی هستند. این امکان توصیف کامل تری از اثر انگشت ویسکوزیته (یعنی ویسکوزیته در مقابل نرخ برش) سیالات پیچیده غیر نیوتنی را فراهم می کند.

تفاوت دیگر این دو ویژگی منحصر به فرد بودن واحدهای آنهاست. واحدهای ویسکوزیته دینامیکی به خوبی MPa-s در واحد SI و CP معادل (سانتی متر) در CGS هستند. از طرف دیگر، رایج‌ترین واحدهای ویسکوزیته سینماتیکی واحدهای SI بر حسب سانتی‌متر بر ثانیه و CGS در سانتی‌استوک (لوله سانتی‌متری) هستند، اما این بستگی به صنعت یا کاربرد دارد که آیا در بیش از یک واحد دلخواه اندازه‌گیری می‌شود. این مورد در مورد Saybolt Universal Seconds (SUS) در صنعت نفت است، که در آن زمان لازم برای جریان 60 سانتی متر مکعب سیال از طریق لوله کالیبراسیون در 38 درجه به عنوان معیار ویسکوزیته استفاده می شود. مثال دیگر استفاده از "فنجان" برای اندازه گیری زمان لازم برای عبور یک نمونه معین از طریق قیف هندسی معین است. این روش‌ها اغلب به‌عنوان شاخص‌سنج ویسکوزیته استفاده می‌شوند، زیرا نتایج ثابتی را که بتوان بین آزمایشگاه‌های مختلف به اشتراک گذاشت، ارائه نمی‌دهد.

پس کدام یک را باید استفاده کنید؟ اگر به برهمکنش‌های بین مولکول‌هایی که می‌توان آن‌ها را بر حسب تنش مکانیکی توضیح داد، علاقه‌مندید، ویسکوزیته دینامیکی مناسب‌تر است. به عنوان مثال، ویسکوزیته دینامیکی می تواند تأثیر تغییرات فرمولاسیون را بر تعاملات مولکولی و ویسکوزیته تعیین کند. در مقابل، ویسکوزیته سینماتیک به دلیل سادگی ویسکومتر سینماتیک به استاندارد در صنعت نفت تبدیل شده است. به همین دلیل، ویسکوزیته سینماتیکی زمانی راحت‌تر است که علاقه به حرکت سیال و میدان‌های سرعت باشد، زیرا اطلاعات مربوط به انتشار حرکت ناشی از اصطکاک را حمل می‌کند.