Что такое кинематическая вязкость: Кинематическая вязкость | это… Что такое Кинематическая вязкость?

Содержание

Кинематическая вязкость | это… Что такое Кинематическая вязкость?


Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из трёх явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единицы измерения: пуаз, Па·с) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объема через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Содержание

  • 1 Вязкость газов
    • 1.1 Вторая вязкость
  • 2 Вязкость жидкостей
    • 2.
      1 Ньютоновские и неньютоновские жидкости
  • 3 Вязкость аморфных материалов
  • 4 Сила вязкого трения
  • 5 Примечания
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки
  • 8 Литература

Вязкость газов

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

,

где — средняя скорость теплового движения молекул, λ − средняя длина свободного пробега.

Вторая вязкость

Вторая вязкость — внутреннее трение при переносе импульса в направлении движения. Влияет только при учёте сжимаемости и/или при учёте неоднородности коэффициента второй вязкости по пространству.

Вязкость жидкостей

Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Общий закон внутреннего трения — закон Ньютона: Коэффициент вязкости η может быть получен на основе соображений о движениях молекул.

Очевидно, что η будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля-Андраде: η = Cew / kT

Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества

VM. Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение где с и b — константы. Это эмпирическое соотношение называется формулой Бачинского.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. Если вязкость падает при увеличении скорости, жидкость называется тиксотропной. Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение.

Вязкость аморфных материалов

Вязкость аморфных материалов (например, стекла или расплавов), это термически активизируемый процесс[1]:

где Q — энергия активации вязкости (кДж/моль), T — температура (К), R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль•К) и A — некоторая постоянная.

Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q изменяется от большой величины QH при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину QL

при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда , или ломкие, когда . Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса : сильные материалы имеют RD < 2, в то время как ломкие материалы имеют .

Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением:

с постоянными A1, A2, B, C и D, связанными с термодинамическими параметрами соединительных связей аморфных материалов.

В узких температурных интервалах недалеко от температуры стеклования Tg это уравнение аппроксимируется формулами типа VTF или сжатыми экспонентами Кольрауша.

Вязкость

Если температура существенно ниже температуры стеклования T < Tg, двуэкспоненциальное уравнение вязкости сводится к уравнению типа Аррениуса

с высокой энергией активации QH = Hd + Hm, где Hd — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а Hm — энтальпия их движения.

Это связано с тем, что при T < Tg аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.

При T > > Tg двуэкспоненциальное уравнение вязкости также сводится к уравнению типа Аррениуса

но с низкой энергией активации QL = Hm. Это связано с тем, что при аморфные материалы находятся в расправленном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей разрушенными, что облегчает текучесть материала.

Сила вязкого трения

Сила вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями h.

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что тела придут в движение при наличии сколь угодно малой силы, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого.

Примечания

  1. Я. И. Френкель. Кинетическая теория жидкостей. Ленинград, Наука, 1975.

См. также

  • Уравнения Навье-Стокса

Ссылки

  • Аринштейн А., Сравнительный вискозиметр Жуковского Квант, № 9, 1983.
  • Измерение вязкости нефтепродуктов — обзор методов и единиц измерения вязкости.
  • R.H. Doremus. J. Appl. Phys., 92, 7619-7629 (2002).
  • M.I. Ojovan, W.E. Lee. J. Appl. Phys., 95, 3803-3810 (2004).
  • M.I. Ojovan, K.P. Travis, R.J. Hand. J. Phys.: Condensed Matter, 19, 415107 (2007).
  • Булкин П. С. Попова И. И.,Общий физический практикум. Молекулярная физика
  • Статья в энциклопедии Химик.ру

Литература

  • Я. И. Френкель. Кинетическая теория жидкостей. — Л.: «Наука», 1975.

Кинематическая вязкость и динамическая вязкость. В чём разница?


Совместная акция с 1 октября по 18 декабря 2022 года.

Уважаемые потребители! Запросы о наличии товаров у нас на складе в Санкт-Петербурге и текущих актуальных ценах присылайте по электронной почте, звоните, присылайте по форме отправки заявок на странице «цены».

Давайте сначала разберёмся, что такое вязкость.

Вязкость – это важный параметр моторного масла. Именно вязкость масла определяет насколько быстро масло сможет прокачаться по масляным каналам к деталям двигателя и обеспечить их надлежащую смазку. Обозначают классы вязкости буквами и цифрами (соответствие SAE-сообщество автомобильных инженеров), например, 5W-40.

Так что же такое динамическая и кинематическая вязкость применительно к моторному маслу и в чём их различие?

Динамическая вязкость – характеризует силу сопротивления при перемещении одного слоя жидкости относительного другого. Применительно к моторному маслу динамическая вязкость говорит о способности масла создавать пленку необходимой толщины между трущимися деталями двигателя (например, поршень-цилиндр) и определяется при температуре 150оС, а также отвечает за его низкотемпературные свойства.

Кинематическая вязкость – показатель, который характеризует текучесть моторного масла. От значения кинематической вязкости зависит создание давления в масляной системе двигателя.

А теперь давайте разберёмся на конкретном примере и посмотрим на маркировку класса вязкости для всесезонного моторного масла, например, 5W-40.

Латинская буква «W» говорит нам о поведении масла при низких температурах окружающего воздуха, за что в большей степени отвечает динамическая вязкость. Чем ниже значение перед буквой «W», тем менее вязким является масло, тем меньше необходима нагрузка для проворачивания коленчатого вала двигателя и тем быстрее масло сможет прокачаться по масляным каналам к трущимся деталям двигателя.

Вторая цифра нам говорит о поведении масла при высоких температурах работы двигателя. В нашем случае цифра 40. При этом данная цифра не означает собой температуру, как полагают некоторые автолюбители, при которой можно использовать масло.

За поведение масла при высоких температурах отвечают как кинематическая, так и динамическая вязкость. Кинематическая вязкость – определяет прокачиваемость по масляным каналам при нормальных и высоких температурах, динамическая – толщину масляной пленки между трущимися деталями двигателя.

Чем ниже значение цифры после W, тем менее густым будет масло. Вот и получается, что с одной стороны масло быстро сможет прокачаться по масляным каналам, с другой – масляная пленка будет недостаточной толщины, что приведёт к повышенному износу. И наоборот, при высоком значении масло будет слишком вязким и не сможет прокачаться по масляным каналам, что приведёт к масляному голоданию и повышенному износу.

Поэтому очень важно — следовать рекомендациям автопроизводителей и выбирать масло соответствующего класса вязкости.

Покупая качественное моторное масло, вы можете быть уверенными, что его вязкость соответствует заявленным стандартам и спецификациям. Рекомендуем использовать проверенные временем смазочные материалы от компании «Роснефть».

Источник: ВК сообщество «Magnum», 24 августа 2022 года.

Материалы для автомобилистов

Можно ли масла для грузового транспорта заливать в легковые автомобили?
Что такое щелочное число в масле
Сульфатная зольность масла. О чём говорит этот показатель?
Внезапно увеличился расход моторного масла: одна из причин — износ ЦПГ
Почему для автомобилей с механической и автоматической коробкой передач используются разные масла?
Хитрости при замене моторного масла, о которых мало кто знает
Можно ли перейти на российское моторное масло на иномарках
Что означает «ПАО» и чем это масло отличается от других?
Классификация моторных масел по АСЕА
Пять способов победить «масложор» двигателя без капитального ремонта
Пламенный мотор: Какое масло лучше заливать в двигатель
Чем вредна постоянная доливка моторного масла
Как легче завестись в мороз: дело еще и в масле!
Когда масло в моторе автомобиля нужно менять чаще, чем рекомендовано
Три причины перевести автомобиль на отечественное моторное масло
Мифы о моторных маслах
Как можно нечаянно «убить» мотор автомобиля: семь ошибок
По каким признакам определяют, что пора менять масло в машине?
Каталог смазочных материалов «Роснефть» для легкового транспорта
Рекомендации по выбору масла для легкового транспорта

Объяснение кинематической вязкости | Смазка машин

Что такое Кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость — это мера внутреннего сопротивления жидкости течению под действием гравитационных сил. Он определяется путем измерения времени в секундах, необходимого для того, чтобы фиксированный объем жидкости протекал на известное расстояние под действием силы тяжести через капилляр в калиброванном вискозиметре при точно контролируемой температуре.

Это значение преобразуется в стандартные единицы, такие как сантистоксы (сСт) или квадратные миллиметры в секунду. Отчет о вязкости действителен только в том случае, если также указана температура, при которой проводилось испытание, например, 23 сСт при 40°C.

Из всех тестов, используемых для анализа отработанного масла, ни один из них не обеспечивает лучшей воспроизводимости или постоянства теста, чем вязкость. Точно так же нет свойства, более важного для эффективной смазки компонентов, чем вязкость базового масла. Однако вязкость — это нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Вязкость может быть измерена и зарегистрирована как динамическая (абсолютная) вязкость или как кинематическая вязкость. Их легко спутать, но они существенно отличаются.

Большинство используемых лабораторий по анализу масла измеряют и сообщают о кинематической вязкости. Напротив, большинство местных вискозиметров измеряют динамическую вязкость, но запрограммированы на оценку и отчет о кинематической вязкости, поэтому сообщаемые измерения вязкости отражают кинематические числа, сообщаемые большинством лабораторий и поставщиков смазочных масел.

Учитывая важность анализа вязкости в сочетании с растущей популярностью приборов для анализа нефти на месте, используемых для проверки и дополнения анализа масла в лаборатории за пределами площадки, очень важно, чтобы аналитики нефти понимали разницу между измерениями динамической и кинематической вязкости.

Вообще говоря, вязкость — это сопротивление жидкости течению (напряжение сдвига) при данной температуре. Иногда вязкость ошибочно называют толщиной (или весом). Вязкость не является мерой измерения, поэтому называть высоковязкую нефть густой, а менее вязкую — тонкой, вводит в заблуждение.

Точно так же бессмысленно сообщать о вязкости для целей отслеживания тенденций без ссылки на температуру. Температура должна быть определена для интерпретации показаний вязкости. Обычно вязкость указывается при 40°C и/или 100°C или при обеих температурах, если требуется индекс вязкости.

Уравнение кинематической вязкости

Для выражения вязкости используется несколько инженерных единиц, но наиболее распространенными на сегодняшний день являются сантистокс (сСт) для кинематической вязкости и сантипуаз (сП) для динамической (абсолютной) вязкости. Кинематическая вязкость в сСт при 40°C является основой для системы оценки кинематической вязкости ISO 3448, что делает ее международным стандартом. Другие распространенные системы кинематической вязкости, такие как универсальные секунды Сейболта (SUS) и система оценок SAE, могут быть связаны с измерением вязкости в сСт при температуре 40°C или 100°C.

Измерение кинематической вязкости