Каква е разликата между динамичен и кинематичен вискозитет?

Вискозитетът е основно свойство на материала при изучаване на потока на флуид във всяко приложение. Двата най-често срещани вида вискозитет са динамичен и кинематичен. Връзката между тези две свойства е много проста.

Динамичният вискозитет (наричан още абсолютен вискозитет) е измерване на вътрешното съпротивление на течността срещу потока, докато кинематичният вискозитет е съотношението на динамичния вискозитет към плътността. Въз основа на горния израз две течности с еднакъв динамичен вискозитет могат да имат много различен кинематичен вискозитет в зависимост от плътността и обратно. Следователно не винаги е лесно да се разбере физическият смисъл на свойствата на тези два материала.

Казано по-просто, динамичният вискозитет ви дава информация за силата, необходима за протичане на течност с определена скорост, докато кинематичният вискозитет показва колко бързо тече течност, когато се приложи специфична сила.

Вътрешното съпротивление на потока на течността (динамичен вискозитет) означава, че има сили, участващи в изместването на течността. Тази сила (F) е пропорционална на:

1) Скорост на срязване (SR)

2) Повърхностна площ (A)

3) Динамичен вискозитет (η)

F=ηA ×SR

В горния израз (закон на Нютон за вискозитета) динамичният вискозитет се използва като константа на пропорционалност между напрежението F/A и скоростта на деформация или скоростта на срязване. Друг начин да мислим за кинематичния вискозитет е да осъзнаем, че той има коефициент на дифузия [cm 2 / s]. Поради тази причина кинематичният вискозитет понякога се нарича дифузия на импулса, аналогична на дифузията на топлина и маса. В този смисъл динамичният вискозитет е по-фундаментално свойство, докато кинематичният вискозитет е производно свойство.

Исторически избраният метод за измерване на вискозитета е кинематичният вискозитет, тъй като той не включва измерване на сила. В повечето "кинематични" вискозиметри потокът на течността се задвижва от гравитацията (g). Тези методи (капилярна, фуния...) просто измерват времето, необходимо на дадена течност да премине през дадена геометрия. По-точните вискозиметри разчитат на измерване на напрежението на срязване при дадена скорост на срязване. Това дава възможност за по-пълно характеризиране на отпечатъка на вискозитета (т.е. вискозитет спрямо скоростта на срязване) на сложни ненютонови течности.

Друга разлика между тези две свойства е уникалността на техните единици. Единиците за динамичен вискозитет са MPa-s в единици SI и еквивалентни CP (сантиметри) в CGS. От друга страна, най-често срещаните единици за кинематичен вискозитет са SI единици в сантиметри за секунда и CGS в сантистокси (сантиметрова тръба), но също така зависи от индустрията или приложението дали се измерва в повече от една произволна единица. Такъв е случаят с универсалните секунди на Saybolt (SUS) в петролната промишленост, където времето, необходимо за 60 cm3 течност да изтече през тръба за калибриране при 38 градуса, се използва като мярка за вискозитет. Друг пример е използването на „чаша“ за измерване на времето, необходимо на дадена проба да изтече през фуния с дадена геометрия. Тези методи често се използват като измерватели на индекс на вискозитет, тъй като не дават последователни резултати, които могат да се споделят между различни лаборатории.

И така, кой трябва да използвате? Ако се интересувате от взаимодействия между молекули, които могат да бъдат обяснени от гледна точка на механичен стрес, тогава динамичният вискозитет е по-подходящ. Например, динамичният вискозитет може да определи ефекта от промените във формулировката върху молекулните взаимодействия и вискозитета. За разлика от това, кинематичният вискозитет се е превърнал в стандарт в петролната индустрия поради простотата на кинематичния вискозиметър. Поради тази причина кинематичният вискозитет е по-удобен, когато се интересуват от движението на флуида и полетата на скоростта, тъй като той носи информация за разпространението на движението, причинено от триене.