Khái niệm Độ nhớt là gì
Độ nhớt ( tiếng anh là: viscosity) còn được gọi là độ dày của chất lỏng. Độ nhớt là do đặc tính của sự tương tác giữa các phần tử khác nhau trong chất lỏng. Hay còn gọi là sự ma sát của phân tử, nếu các phân tử bên trong dao động, cọ xát nhanh, làm cho lực hút giữa chúng tăng lên, lực đẩy ra giảm xuống thì lực ma sát phân tử sẽ lớn dẫn đến chất lỏng có độ nhớt cao.
Đơn vị dùng để đo độ nhớt là: pascal ( ký hiệu là Pa/) và m2/s
- pa/s là độ nhớt động, còn được gọi là độ nhớt tuyệt đối, là lực tiếp tuyến trên một đơn vị diện tích cần thiết để di chuyển một mặt phẳng ngang đối với mặt phẳng ngang khác với vận tốc đơn vị khi duy trì một khoảng cách đơn vị cách nhau bởi chất lỏng.
- Đơn vị độ nhớt động lực học ký hiệu là m2/s.
Độ nhớt của chất lỏng phủ thuộc vào những yếu tố nào?
Độ nhớt chất lỏng phụ thuộc vào 2 yếu tố là: Áp suất và nhiệt độ.
Khi thay đổi nhiệt độ tương đối nhỏ sẽ dẫn đến một sự thay đổi đáng kể về độ nhớt.Bởi khi nhiệt độ tăng cao, các phân tử dầu nhờn sẽ di chuyển nhanh hơn, do vậy lực ma sát nội phân tử giữ chúng tăng lên và kết quả là độ nhớt tăng lên
Xem xét kiểm soát nhiệt độ trên độ nhớt là điều cần thiết trong việc đánh giá các nguyên liệu sẽ phải chịu sự thay đổi nhiệt độ trong sử dụng, chế biến chẳng hạn như các loại dầu động cơ, mỡ bôi trơn, chất kết dính và nóng chảy.
Các phương pháp đo lường độ nhớt
- Sử dụng máy đo độ nhớt mao dẫn: Đây là phương pháp đầu tiên để đo độ nhớt được dựa trên việc sử dụng các ống mao quản và đo thời gian cần cho một lượng chất lỏng đi qua chiều dài của ống. Phương pháp này được sử dụng từ thế kỷ 20 cho đến nay.
- Phương pháp Zahn Cup: Chứa 1 cốc đo độ nhớt nhỏ có tay cầm và một lỗ nhỏ ở phía dưới. Thời gian để tách cốc qua lỗ tương quan với độ nhớt. Cốc Zahn thường được sử dụng trong ngành sơn.
- Phương pháp đo độ nhớt cầu rơi: Một kỹ thuật khác là máy đo độ nhớt cầu rơi, trong đó một quả cầu có mật độ đã biết được rơi vào mẫu chất lỏng và thời gian cần cho quả cầu rơi xuống một điểm xác định được ghi lại. Phương pháp này đã được sử dụng trên tàu để theo dõi chất lượng của nhiên liệu đi vào động cơ của tàu.
- Máy đo độ rung: Các máy đo độ nhớt rung động đo sự giảm chấn của một bộ cộng hưởng điện dao động đặt mình trong chất lỏng. Kỹ thuật này thường được sử dụng trong quá trình sản xuất một dòng sản phẩm, hoặc trong các ứng dụng quy trình khác.
Hệ số nhớt của chất lỏng
Các chất lỏng khác nhau có chỉ số độ nhớt khác nhau, nó tương tự như độ brix trong thực phẩm. Một lượng nhỏ chất lỏng (như glycerin) có thể có hệ số nhớt là 15, hệ số nhớt của dầu ô liu gần bằng 1. Ở 20 ° C, hệ số nhớt của nước là 1,0087 cps. Hệ số độ nhớt của khí dao động từ 2,1 x 10 poise đến 0,8 x 10 poise của hydro, cả hai đều theo thứ tự 10 poise.
Hệ số độ nhớt của chất lỏng ở các nhiệt độ khác nhau có thể được xác định bằng các phương pháp thí nghiệm khác nhau.
Cách tính hệ số nhớt
Hệ số độ nhớt phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ, nhưng hiếm khi thay đổi theo áp suất và mối quan hệ của nó với nhiệt độ khá khác nhau đối với chất lỏng và khí. Đối với chất lỏng, hệ số nhớt giảm khi nhiệt độ tăng, đối với chất khí, khi nhiệt độ tăng, hệ số nhớt tăng.
Công thức tính hệ số nhớt còn được biểu thị bằng phương trình Newton cho chất lỏng:
F/A = n(dv/dr)
Trong đó F đại diện cho lực và A đại diện cho khu vực. Vì vậy, F/A hoặc lực chia cho diện tích, là một cách khác để xác định độ nhớt.DV chia dr đại diện cho “tốc độ tuyệt đối”, hoặc tốc độ chất lỏng đang di chuyển.n là đơn vị liên tục bằng 0,00089 Pa s (Pascal giây), mà là một đơn vị đo độ nhớt động.
Đối với các chất khí, mối quan hệ giữa hệ số nhớt M và nhiệt độ T có thể được biểu thị dưới dạng công thức Sutherland
µ = CT3/2/T + S
Phân loại chất lỏng
Chất lỏng được chia thành 2 loại: Chất lỏng Newton và chất lỏng phi Newton. Đối với chất lỏng phi Newton thì gồm 2 loại là: Thixotropic (chất lưu biến) và Dilatant (chất lỏng phình ra)
- Chất lỏng Newton: Là loại chất lỏng không thay đổi bất kể khi bị biến dạng hoặc bị khuấy trộn. Chất lỏng dạng này có liên kết tuyến tính giữa độ nhớt với ứng suất biến dạng, và chỉ bị thay đổi bởi ảnh hưởng nhiệt độ. Như nước và rượu là những ví dụ điển hình của chất lỏng Newton.
- Chất lỏng phi Newton: Chất lưu biến (Thixopotric) hoặc biến dạng mỏng là Chất lỏng có độ nhớt giảm đi khi bị khuấy trộn hoặc trộn lẫn với nhau được gọi là chất lưu biến. Ví dụ như sơn. Chất lỏng trương, phình (Dilatant) hoặc biến dạng đặc: Chất lỏng có độ nhớt tăng lên khi bị khuấy trộn hoặc trộn lẫn với nhau được gọi là chất trương, phình. Ví dụ như cát lún (hỗn hợp giữa cát, đất sét và nước).