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{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"|<center>'''粘度'''<br><img src="https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fclub0.autoimg.cn%2Falbum%2Fuserphotos%2F2014%2F2%2F1%2F500_4a4d_3f21d840_3f21d840.jpg&refer=http%3A%2F%2Fclub0.autoimg.cn&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1660108178&t=5a90032fa31aaf8d0f933c978ea75254" width="280"></center><small>[https://club.autohome.com.cn/bbs/thread/4e17f365e775b545/27579381-1.html 圖片來自汽车之家]</small> |}''' 粘度 ''' 是物质的一种物理化学性质,定义为一对平行板,面积为A,相距dr,板间充以某液体;今对上板施加一推力F,使其产生一速度变化度所需的力。
由于粘度的作用,使物体在流体中运动时受到 [[ 摩擦阻力 ]] [[ 压差阻力 ]] ,造成 [[ 机械能 ]] 的损耗(见流动阻力)。
==定义==
由于液体的粘性将此力层层传递,各层液体也相应运动,形成一 [[ 速度梯 度du度]]du/dr,称剪切速率,以r′表示。F/A称为 [[ 剪切应力 ]] ,以τ表示。剪切速率与剪切应力间具有如下关系:
(F/A)=η(du/dr),
[[ 比例系数 ]] η即被定义为液体的剪切粘度(另有拉伸粘度,剪切粘度平时使用较多,一般不加区别简称粘度时多指剪切粘度),故η=(F/A)/(du/dr)=τ/r′。
将两块面积为1㎡的板浸于液体中,两板距离为1米,若在某一块板上加1N的切应力,使两板之间的相对速率为1m/s,则此液体的粘度为1Pa·s。
牛顿流体:符合牛顿公式的流体。 粘度只与温度有关,与切变速率无关。非牛顿流体:不符合牛顿公式τ/D=f(D),以ηa表示一定(τ/D)下的粘度,称 [[ 表观粘度 ]]
粘度随温度的不同而有显著变化,但通常随压力的不同发生的变化较小。液体粘度随着温度升高而减小,气体粘度则随温度升高而增大。对于溶液,常用 [[ 相对粘度 ]] μr表示溶液粘度μ和溶剂粘度μ之比,即:
相对粘度与浓度C的关系可表示为:
μr=1+【μ】C+K′【μ】C+…
式中【μ】为溶液的 [[ 特性粘度 ]]
K′为系数。【μ】、K′均与浓度无关。
不同流体的粘度差别很大。在 [[ 压强 ]] 为101.325kPa、温度为20℃的条件下,空气、水和甘油的动力粘度和运动粘度为:
空气 μ=17.9×10^-6Pa·s, v=14.8×10^-6m²/s
甘油 μ=1.499Pa·s, v=1.19×10^-3m²/s
各种流体的粘度数据,主要由实验测得。常用的 [[ 粘度计 ]] 有毛细管式、落球式、锥板式、转筒式等。在工业上有时用特定形式的粘度计来测定特定的条件粘度。如 [[ 炼油工业 ]] 中常用恩氏粘度(或恩格拉粘度)作为石油产品的一个指标,它表示某一温度下200cm3油品与同体积20℃纯水,从恩氏粘度计中流出所需时间之比。恩氏粘度与动力粘度的关系可按经验公式换算。又如橡胶工业中常用门尼粘度为衡量橡胶平均分子量及可塑性的一个指标。
在缺少粘度实验数据时,可按理论公式或经验公式估算粘度。对于压力不太高的气体,估算结果较准;对于液体则较差。对非均相流体(如低浓度悬浮液)的粘度,可以用爱因斯坦公式估算:
指采用不同的特定粘度计所测得的以条件单位表示的粘度,各国通常用的条件粘度有以下三种:
[[ 恩氏粘度 ]] 又叫恩格勒(Engler)粘度。是一定量的试样,在规定温度(如:50℃、 80℃、100℃)下,从恩氏粘度计流出200毫升试样所需的时间与蒸馏水在20℃流出相同体积所需要的时间(秒)之比。温度t&ordm;时,恩氏粘度用符号Et表示,恩氏粘度的单位为条件度。
[[ 赛氏粘度 ]] ,即赛波特(sagbolt)粘度。是一定量的试样,在规定温度(如 100&ordm;F、F210&ordm;F或122&ordm;F等)下从赛氏粘度计流出200毫升所需的秒数,以“秒”单位。赛氏粘度又分为赛氏通用粘度和赛氏重油粘度(或赛氏弗罗(Furol)粘度)两种。
[[ 雷氏粘度 ]] 即雷德乌德(Redwood)粘度。是一定量的试样,在规定温度下,从雷氏度计流出50毫升所需的秒数,以“秒”为单位。雷氏粘度又分为雷氏1号(Rt表示)和雷氏2号(用RAt表示)两种。
上述三种条件粘度测定法,在欧美各国常用,我国除采用恩氏粘度计测定深色润滑油及残渣油外,其余两种粘度计很少使用。三种条件粘度表示方法和单位各不相同,但它们之间的关系可通过图表进行换算。同时恩氏粘度与运动粘度也可换算,这样就方便灵活得多了。
①绝对粘度η,其单位(量纲)为帕·秒——Pa-s,1Pa-s=1N-SAIl20
②运动粘度ν,这是液体的绝对 [[ 粘度 ]] 与其密度的比值。
运动粘度的单位为m&sup2;/s,因该单位太大,故实际中习惯用 [[ 斯cSt 斯]]cSt
③相对粘度( [[ 条件 ]] 粘度)。我国、前苏联、德国采用的是恩氏粘度E;美国用赛氏粘度SSU;英国用雷氏粘度"R(或Re·1)。
==其他概念==
实验室测定粘度的原理一般大都是由斯托克斯公式和泊肃叶公式导出有关粘滞系数的表达式,求得粘滞系数。 粘度的大小取决于液体的性质与温度,温度升高,粘度将迅速减小。因此,要测定粘度,必须准确地控制温度的变化才有意义。粘度参数的测定,对于预测 [[ 产品生产过程 ]] 的工艺控制、输送性以及产品在使用时的操作性,具有重要的指导价值,在印刷、医药、石油、汽车等诸多行业有着重要的意义。
1845年,英国数学家、物理学家斯托克斯(G. G. Stokes, 1819-1903)和法国的纳维(C.L.M.H. Navier)等人分别推导出粘滞流体力学中最基本的 [[ 方程组 ]] ,即纳维-斯托克斯方程,奠定了传统流体力学的基础。
1851年,斯托克斯推导出固体球体在粘性介质中作缓慢运动时所受的阻力的计算公式,得出在给定力(重力)的作用下,阻力与流速、 [[ 粘滞系数 ]] 成比例,即关于阻力的斯托斯公式。
纳维-斯托克斯方程是数学中最为难解的 [[ 非线性方程 ]] 中的一类,寻求它的精确解是非常困难的事。直至今天,大约也只有70多个精确解,只有大约一百多个特解被解出来,是最复杂的、尚未被完全解决的世界级数学难题之一。
==参考文献==
13,163
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