Вязкость: определение, виды, единицы измерения

Если простыми словами, то вязкость – это величина, которая описывает сопротивление жидкости течению. Так же – разные жидкости по разному противостоят относительному движению погруженных в них объектов, а также движению слоев с различными скоростями внутри них. Ну, например, если мы бросим металлический предмет (цилиндр, шар, прямоугольник) в воду и в машинное масло, то в воде он потонет быстрее чем в масле (ну то есть у воды вязкость меньше :))

Если формально, то вязкость – представляет собой отношение напряжения сдвига (F/A) к градиенту скорости ((Δvxz или dvx/dz) в жидкости, записывается символом η «эта».

η = /A
Δvxz

или же

η = F/A
dvx/dz

Более обычная форма этого соотношения, называется уравнением Ньютона, и гласит, что результирующий сдвиг жидкости прямо пропорционален приложенной силе и обратно пропорционален ее вязкости. Сходство со вторым законом движения Ньютона (F = ma) очевидно.

 = η Δvx
A Δz
 = m Δv
Δt

Или, если вы предпочитаете символьніе исчисления (а кто нет) …

F  = η dvx
A dz
F = m dv
dt

Единицей вязкости в системе СИ является Паскаль-секунда [Па• с], которая не имеет специального названия. Паскаль-секунда (Па•с) — производная единица в Международной системе единиц (СИ) для измерения вязкости, она эквивалентна Н•с/м², или кг/(м•с).

Если жидкость с вязкостью 1 Па•с поместить между двумя пластинами и перемещать верхнюю пластину параллельно нижней пластине так, чтобы напряжение сдвига в жидкости было равно одному паскалю, она переместится на расстояние, равное толщине слоя жидкости между пластинами, за одну секунду.
Или так: один паскаль-секунда равен вязкости жидкости, оказывающей сопротивление силой в 1 паскаль взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 м² находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и взаимно перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.

Паскаль-секунда сегодня редко используется в научной и технической литературе. Наиболее распространенной единицей вязкости является дина-секунда на квадратный сантиметр [динс/см2], это единица для измерения вязкости системы СГС (сантиметр-грамм-секунда). Называвется пуаз [P] в честь французского физиолога Жана Пуазейля (1799–1869). Десять пуаз равны одной паскаль-секунде [Па•с], таким образом сантипуазы [сП] и миллипаскаль-секунды [мПа с] идентичны.
1 Па•с = 10 П
1000 мПа•с = 10 П
1 мПа•с = 0,01 П
1 мПа•с = 1 сП

На самом деле есть две величины, которые называются вязкостью. Описанное выше иногда называют динамической вязкостью, абсолютной вязкостью или простой вязкостью, для того чтобы отличать ее от другой вязкости, но обычно просто называют вязкостью. А вот другая величина, называемая кинематической вязкостью, представляет собой отношение вязкости жидкости к ее плотности, обозначается греческой буквой ν «ню».

ν = η
ρ

Кинематическая вязкость является мерой сопротивления потока жидкости под действием силы тяжести. Ее часто измеряют с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром – в основном градуированная банка с узкой трубкой на дне. Когда две жидкости одинакового объема помещают в идентичные капиллярные вискозиметры и позволяют течь под действием силы тяжести, более вязкая жидкость течет дольше времени через трубку, чем менее вязкая жидкость. Капиллярные вискозиметры обсудим более подробно позже (см. этот раздел).

Единицей кинематической вязкости в СИ является квадратный метр в секунду [м2/с], специального названия не имеет. Эта размерность настолько велика, что ее редко используют. Более распространенной единицей кинематической вязкости является квадратный сантиметр в секунду [см2/с], которой дано название стокс [Ст или по англ. St] в честь ирландского математика и физика Джорджа Стокса (1819–1903). Один квадратный метр в секунду равен десяти тысячам стоксов.
1 см2 / с = 1 Ст
1 м2 / с = 10000 см2
1 м2 / с = 10000 Ст

Даже эта единица немного велика, поэтому наиболее распространенной единицей является, вероятно, квадратный миллиметр в секунду [мм2/с] или сантистокс [сСт]. Один квадратный метр в секунду равен одному миллиону сантистоксов.
1 мм2 / с = 1 сСт
1 м2 / с = 1 000 000 мм2
1 м2 / с = 1 000 000 сСт