Vad är dynamisk viskositet?

Dynamisk viskositet hos en vätska definieras som den applicerade skjuvspänningen dividerad med den hastighetsgradient som uppnås när en skjuvkraft appliceras på en vätska. Viskositeten varierar mycket mellan vätskor. Det är viktigt för vätskors flödesbeteende.

Termen som används för att beskriva en vätskas motstånd mot flöde är viskositet. Sirap är mer trögflytande än vatten; melass mer trögflytande än sirap. Viskositeten är resultatet av den lätthet med vilken molekyler glider förbi varandra och är en funktion av molekylernas kemi, form och temperatur. Gaser har också olika viskositeter. Vid samma temperatur är syre dubbelt så trögflytande som väte eller ammoniak, medan kvävets viskositet ligger i mitten.

Den klassiska mätningen av viskositet kommer från ett test som består av två släta plattor åtskilda av en tunn film av vätska. Bottenplattan är stationär. Försöksledaren, med hjälp av en känd kraft, försöker skjuta den övre plattan förbi bottenplattan. Inuti filmen av vätska har molekylerna bredvid bottenplattan noll hastighet. Vätskemolekylerna bredvid toppplattan har samma hastighet som toppplattan.

Medan vätskan kan vara antingen en gas eller vätska, är det lättare att tänka på vätskor i detta test. Om ämnet som skiljer plattorna är vatten kommer toppplattan att glida i sidled mycket lätt. Med melass som vätska kommer toppplattan att röra sig trögt med samma kraft som appliceras.

En skjuvkraft är i kraftens riktning, till skillnad från dragkrafter eller tryckkrafter, som i detta fall skulle vara de krafter som krävs för att antingen flytta plattorna isär eller närmare varandra. Skjuvspänningen är skjuvkraften dividerad med en ytenhet och uttrycks som newton per kvadratmeter (N/m 2) eller pascal (Pa). Viskositetsberäkningar utförs vanligtvis i metriska enheter.

Hastighetsgradienten är skillnaden i flödeshastigheten för vätskan bredvid bottenplattan, som är noll, jämfört med vätskan bredvid toppplattan, som är densamma som hastigheten för toppplattan. Den dynamiska viskositeten är då skjuvspänningen dividerad med skjuvhastigheten och mäts i pascal-sekunder (Pa-s). Praktiskt taget mäts viskositeten i centipoise (cPo). En centipoise är lika med en millipascal sekund.

Ett annat mått på viskositet är kinematisk viskositet. Kinematisk viskositet är den dynamiska viskositeten dividerad med vätskans densitet. Kinematisk viskositet är lättare att mäta än dynamisk viskositet, så den används ofta för att bestämma dynamisk viskositet.
En newtonsk vätska bibehåller en konstant dynamisk viskositet oberoende av skjuvhastigheten. Ketchup är en icke-Newtonsk vätska. Den har en hög dynamisk viskositet när flödet är lågt men blir nästan lika flytande som vatten när flödet ökas. Detta förklarar varför folk skakar ketchupflaskor för att påskynda ketchupflödet, men sedan får för mycket på tallriken.