Vad är kinematisk viskositet?

Kinematisk viskositet är en egenskap hos vätskor och gaser som representerar hur lätt ett givet ämne kan flöda. Rent praktiskt är det nära relaterat till hur tjockt ämnet är. Både absolut och kinematisk viskositet ändras beroende på temperatur.

För att få kinematisk viskositet divideras den absoluta viskositeten för ett ämne med dess densitet. Kinematisk viskositet representeras av den grekiska bokstaven nu, som liknar ett ”v;” absolut viskositet representeras av mu, som liknar ett ”u;” och densitet representeras av rho, som liknar ett ”p.” Ekvationen är därför v = u/p.

Absolut viskositet, även kallad dynamisk viskositet, mäter ett ämnes motstånd mot flöde. Den bestäms experimentellt genom att lägga en vätska eller gas mellan två plattor och applicera en känd mängd tryck för att flytta toppplattan – den dynamiska viskositeten beror på trycket, hur lång tid den applicerades och avståndet som plattan rörde sig i tid. Dynamisk eller absolut viskositet är baserad på International System of Units (SI) enheter av pascal-sekunder (Pa*s), vilket innebär att om ett tryck på 1 Pa appliceras under 1 sekund kommer plattan att röra sig samma sträcka som avståndet mellan de två plattorna. Centipoise (cP) är också en vanlig enhet för dynamisk viskositet — 1 cP är vattnets viskositet runt rumstemperatur. De kejserliga enheterna, pund-sekunder per kvadratfot (lb*s/ft^2), används mycket sällan.

Densitet mäter massan av ett ämne i förhållande till dess volym, vilket betyder att det har massenheter per volym. Enheterna är kg/m^3 i SI-enheter eller slugs/ft^3 i imperialistiska enheter. Densitet kan förstås genom att jämföra den med vikt – en bit av ett tätare material kommer att väga mer än samma storlek av ett mindre tätt material.

Eftersom kinematisk viskositet är dynamisk viskositet dividerat med densitet, har den enheter av kvadratmeter per sekund (m^2/s) i SI-systemet eller kvadratfot per sekund (ft^2/s) i det imperialistiska systemet. När det gäller absolut viskositet används de imperialistiska enheterna nästan aldrig. Centistokes (cSt) är vanliga enheter – en cSt är den kinematiska viskositeten för vatten vid ungefär rumstemperatur. En cSt är lika med 10^-6 m^2/s.

Värme påverkar materialegenskaperna, så båda typerna av viskositet ändras vid högre temperaturer. När en vätska värms upp flyter den lättare och därmed minskar viskositeten. Kinematisk viskositet påverkas något mindre än absolut viskositet, eftersom värme också minskar densiteten eftersom molekyler rör sig längre ifrån varandra när ett ämne värms upp. Viskositeten hos gaser ökar vid högre temperaturer – när en gas expanderar utövar den mer tryck på plattan, vilket gör det svårare att röra sig.