শিয়ার স্ট্রেসের প্রতি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ পরিমাপ করে

ডাইনামিক ভিস্কোসিটি (যাকে অ্যাবসলিউট ভিস্কোসিটিও বলা হয়) একটি তরলের একটি স্তরকে অন্য স্তরের উপর দিয়ে সরাতে কতটা বল প্রয়োজন তা পরিমাপ করে। এটি তরলের নিজস্ব একটি অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্য, যা ঘনত্বের উপর নির্ভরশীল নয়। উচ্চতর মান মানে বেশি প্রতিরোধ।

সূত্র: τ = μ × (du/dy) যেখানে τ = শিয়ার স্ট্রেস, du/dy = বেগের গ্রেডিয়েন্ট

একক: Pa·s (SI), poise (P), centipoise (cP). জল @ 20°C = 1.002 cP

ডাইনামিক ভিস্কোসিটিকে ঘনত্ব দ্বারা ভাগ করা হয়

কিনেমেটিক ভিস্কোসিটি পরিমাপ করে যে একটি তরল মাধ্যাকর্ষণের অধীনে কত দ্রুত প্রবাহিত হয়। এটি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ (ডাইনামিক ভিস্কোসিটি) এবং প্রতি আয়তনে ভর (ঘনত্ব) উভয়ই বিবেচনা করে। যখন মাধ্যাকর্ষণ-চালিত প্রবাহ গুরুত্বপূর্ণ হয়, যেমন তেল নিষ্কাশন বা তরল ঢালার ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

সূত্র: ν = μ / ρ যেখানে μ = ডাইনামিক ভিস্কোসিটি, ρ = ঘনত্ব

একক: m²/s (SI), stokes (St), centistokes (cSt). জল @ 20°C = 1.004 cSt

• μ (ডাইনামিক) = 1.002 cP = 0.001002 Pa·s
• ρ (ঘনত্ব) = 998.2 kg/m³
• ν (কিনেমেটিক) = μ/ρ = 1.004 cSt = 1.004 mm²/s
• অনুপাত: ν/μ ≈ 1.0 (জল হল রেফারেন্স)

• μ (ডাইনামিক) = 62 cP = 0.062 Pa·s
• ρ (ঘনত্ব) = 850 kg/m³
• ν (কিনেমেটিক) = μ/ρ = 73 cSt = 73 mm²/s
• দ্রষ্টব্য: কিনেমেটিক ডাইনামিকের চেয়ে 18% বেশি (কম ঘনত্বের কারণে)

• μ (ডাইনামিক) = 1,412 cP = 1.412 Pa·s
• ρ (ঘনত্ব) = 1,261 kg/m³
• ν (কিনেমেটিক) = μ/ρ = 1,120 cSt = 1,120 mm²/s
• দ্রষ্টব্য: খুব সান্দ্র—জলের চেয়ে 1,400 গুণ বেশি ঘন

• μ (ডাইনামিক) = 0.0181 cP = 1.81×10⁻⁵ Pa·s
• ρ (ঘনত্ব) = 1.204 kg/m³
• ν (কিনেমেটিক) = μ/ρ = 15.1 cSt = 15.1 mm²/s
• দ্রষ্টব্য: কম ডাইনামিক, উচ্চ কিনেমেটিক (গ্যাসের ঘনত্ব কম)

ASTM D88 স্ট্যান্ডার্ড, উত্তর আমেরিকায় পেট্রোলিয়াম পণ্যের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়

ν(cSt) = 0.226 × SUS - 195/SUS (SUS > 32 এর জন্য বৈধ)

• নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় পরিমাপ করা হয়: 100°F (37.8°C) বা 210°F (98.9°C)
• সাধারণ পরিসর: 31-1000+ SUS
• উদাহরণ: SAE 30 তেল ≈ 300 SUS @ 100°F
• Saybolt Furol (SFS) খুব সান্দ্র তরলের জন্য ভ্যারিয়েন্ট: ×10 বড় অরিফিস

ব্রিটিশ IP 70 স্ট্যান্ডার্ড, যুক্তরাজ্য এবং প্রাক্তন কমনওয়েলথে সাধারণ

ν(cSt) = 0.26 × RW1 - 179/RW1 (RW1 > 34 এর জন্য বৈধ)

• 70°F (21.1°C), 100°F, বা 140°F এ পরিমাপ করা হয়
• Redwood নং 2 ঘন তরলের জন্য ভ্যারিয়েন্ট
• রূপান্তর: RW1 ≈ SUS × 1.15 (আনুমানিক)
• ISO স্ট্যান্ডার্ড দ্বারা বহুলাংশে প্রতিস্থাপিত কিন্তু এখনও পুরানো স্পেসিফিকেশনে উল্লেখ করা হয়

DIN 51560 জার্মান স্ট্যান্ডার্ড, ইউরোপ এবং পেট্রোলিয়াম শিল্পে ব্যবহৃত হয়

ν(cSt) = 7.6 × °E - 6.0/°E (°E > 1.2 এর জন্য বৈধ)

• 20°C, 50°C, বা 100°C এ পরিমাপ করা হয়
• °E = 1.0 জলের জন্য @ 20°C (সংজ্ঞা অনুসারে)
• সাধারণ পরিসর: 1.0-20°E
• উদাহরণ: ডিজেল জ্বালানী ≈ 3-5°E @ 20°C

বিশ্বের দীর্ঘতম চলমান ল্যাব পরীক্ষা (1927 সাল থেকে) কুইন্সল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে পিচ (আলকাতরা) একটি ফানেলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে দেখাচ্ছে। এটি দেখতে কঠিন কিন্তু আসলে এটি একটি খুব উচ্চ-সান্দ্রতাযুক্ত তরল—জলের চেয়ে 100 বিলিয়ন গুণ বেশি সান্দ্র! 94 বছরে মাত্র 9 ফোঁটা পড়েছে।

ব্যাসাল্টিক লাভা (কম সান্দ্রতা, 10-100 Pa·s) হাওয়াইয়ান-স্টাইলের মৃদু অগ্ন্যুৎপাত তৈরি করে যেখানে প্রবাহিত নদী থাকে। রায়োলিটিক লাভা (উচ্চ সান্দ্রতা, 100,000+ Pa·s) মাউন্ট সেন্ট হেলেন্স-স্টাইলের বিস্ফোরক অগ্ন্যুৎপাত তৈরি করে কারণ গ্যাসগুলি বের হতে পারে না। সান্দ্রতা আক্ষরিক অর্থেই আগ্নেয়গিরির পর্বত গঠন করে।

লোহিত রক্তকণিকার কারণে রক্ত জলের চেয়ে 3-4 গুণ বেশি সান্দ্র (3-4 cP @ 37°C)। উচ্চ রক্তের সান্দ্রতা স্ট্রোক/হার্ট অ্যাটাকের ঝুঁকি বাড়ায়। কম-ডোজের অ্যাসপিরিন প্লেটলেট একত্রিত হওয়া প্রতিরোধ করে সান্দ্রতা হ্রাস করে। রক্তের সান্দ্রতা পরীক্ষা কার্ডিওভাসকুলার রোগের পূর্বাভাস দিতে পারে।

জনপ্রিয় মিথের বিপরীতে, পুরানো জানালার কাঁচ প্রবাহের কারণে নীচে মোটা হয় না। ঘরের তাপমাত্রায় কাঁচের সান্দ্রতা 10²⁰ Pa·s (জলের চেয়ে 1 ট্রিলিয়ন ট্রিলিয়ন গুণ বেশি)। 1 মিমি প্রবাহিত হতে মহাবিশ্বের বয়সের চেয়ে বেশি সময় লাগবে। এটি একটি সত্যিকারের কঠিন পদার্থ, ধীরগতির তরল নয়।

SAE 10W-30 মানে: 10W = শীতকালীন সান্দ্রতা @ 0°F (নিম্ন-তাপমাত্রার প্রবাহ), 30 = সান্দ্রতা @ 212°F (অপারেটিং তাপমাত্রা সুরক্ষা)। 'W' হল winter, weight নয়। মাল্টি-গ্রেড তেল পলিমার ব্যবহার করে যা ঠান্ডা হলে কুণ্ডলী পাকায় (কম সান্দ্রতা) এবং গরম হলে প্রসারিত হয় (সান্দ্রতা বজায় রাখে)।

ওয়াটার স্ট্রাইডাররা পৃষ্ঠটানকে কাজে লাগায়, তবে জলের সান্দ্রতাকেও কাজে লাগায়। তাদের পায়ের নড়াচড়া ঘূর্ণি তৈরি করে যা সান্দ্র প্রতিরোধের বিরুদ্ধে ধাক্কা দেয়, তাদের সামনে এগিয়ে নিয়ে যায়। শূন্য-সান্দ্রতা তরলে (তাত্ত্বিক), তারা নড়াচড়া করতে পারত না—তারা ট্র্যাকশন ছাড়াই পিছলে যেত।

আইজ্যাক নিউটন প্রিন্সিপিয়া ম্যাথমেটিকাতে সান্দ্রতা বর্ণনা করেন। তরলে 'অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ' ধারণা প্রবর্তন করেন।

জ্যাঁ পোয়েজুই কৈশিক নালীতে রক্ত প্রবাহ নিয়ে গবেষণা করেন। পোয়েজুই-এর সূত্র প্রতিপাদন করেন যা প্রবাহের হারের সাথে সান্দ্রতার সম্পর্ক স্থাপন করে।

জর্জ स्टोक्स সান্দ্র প্রবাহের জন্য সমীকরণ প্রতিপাদন করেন। ডাইনামিক এবং কিনেমেটিক ভিস্কোসিটির মধ্যে সম্পর্ক প্রমাণ করেন।

অসবোর্ন রেনল্ডস রেনল্ডস সংখ্যা প্রবর্তন করেন। সান্দ্রতাকে প্রবাহের ধরনের (ল্যামিনার বনাম টারবুলেন্ট) সাথে সম্পর্কিত করেন।

Saybolt ভিস্কোমিটার USA তে প্রমিত করা হয়। এফ্লাক্স কাপ পদ্ধতি পেট্রোলিয়াম শিল্পের মান হয়ে ওঠে।

Poise এবং stokes কে CGS একক হিসেবে নামকরণ করা হয়। 1 P = 0.1 Pa·s, 1 St = 1 cm²/s স্ট্যান্ডার্ড হয়ে ওঠে।

পিচ ড্রপ পরীক্ষা কুইন্সল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে শুরু হয়। এখনও চলছে—সবচেয়ে দীর্ঘস্থায়ী ল্যাব পরীক্ষা।

SI Pa·s এবং m²/s কে স্ট্যান্ডার্ড একক হিসেবে গ্রহণ করে। Centipoise (cP) এবং centistokes (cSt) সাধারণ হিসেবে রয়ে গেছে।

ASTM D445 কিনেমেটিক ভিস্কোসিটি পরিমাপকে প্রমিত করে। ক্যাপিলারি ভিস্কোমিটার শিল্পের মান হয়ে ওঠে।

রোটেশনাল ভিস্কোমিটার অ-নিউটোনিয়ান তরল পরিমাপ সক্ষম করে। পেইন্ট, পলিমার, খাদ্যের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

ডিজিটাল ভিস্কোমিটার পরিমাপ স্বয়ংক্রিয় করে। তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত বাথ ±0.01 cSt পর্যন্ত নির্ভুলতা নিশ্চিত করে।

মোটর তেল, হাইড্রোলিক তরল, এবং বিয়ারিং লুব্রিকেশন নির্বাচন:

• SAE গ্রেড: 10W-30 মানে 10W @ 0°F, 30 @ 212°F (কিনেমেটিক ভিস্কোসিটি রেঞ্জ)
• ISO VG গ্রেড: VG 32, VG 46, VG 68 (কিনেমেটিক ভিস্কোসিটি @ 40°C cSt এককে)
• বিয়ারিং নির্বাচন: খুব পাতলা = ক্ষয়, খুব ঘন = ঘর্ষণ/তাপ
• ভিস্কোসিটি ইনডেক্স (VI): তাপমাত্রার সংবেদনশীলতা পরিমাপ করে (বেশি = ভাল)
• মাল্টি-গ্রেড তেল: অ্যাডিটিভগুলি বিভিন্ন তাপমাত্রায় সান্দ্রতা বজায় রাখে
• হাইড্রোলিক সিস্টেম: সর্বোত্তম পারফরম্যান্সের জন্য সাধারণত 32-68 cSt @ 40°C

জ্বালানি, অপরিশোধিত তেল, এবং পরিশোধন সান্দ্রতার স্পেসিফিকেশন:

• ভারী জ্বালানী তেল: cSt @ 50°C এ পরিমাপ করা হয় (পাম্প করার জন্য গরম করতে হবে)
• ডিজেল: 2-4.5 cSt @ 40°C (EN 590 স্পেক)
• অপরিশোধিত তেলের শ্রেণীবিভাগ: হালকা (<10 cSt), মাঝারি, ভারী (>50 cSt)
• পাইপলাইন প্রবাহ: সান্দ্রতা পাম্পিং পাওয়ারের প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে
• বাঙ্কার জ্বালানীর গ্রেড: IFO 180, IFO 380 (cSt @ 50°C)
• পরিশোধন প্রক্রিয়া: ভিস্কোসিটি ব্রেকিং ভারী ভগ্নাংশ হ্রাস করে

গুণমান নিয়ন্ত্রণ এবং প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশন:

• মধু গ্রেডিং: 2,000-10,000 cP @ 20°C (আর্দ্রতার উপর নির্ভর করে)
• সিরাপের সামঞ্জস্য: ম্যাপেল সিরাপ 150-200 cP, কর্ন সিরাপ 2,000+ cP
• দুগ্ধজাত পণ্য: ক্রিমের সান্দ্রতা টেক্সচার এবং মুখের অনুভূতিকে প্রভাবিত করে
• চকোলেট: 10,000-20,000 cP @ 40°C (টেম্পারিং প্রক্রিয়া)
• পানীয় কার্বনেশন: সান্দ্রতা বুদবুদ গঠনে প্রভাব ফেলে
• রান্নার তেল: 50-100 cP @ 20°C (স্মোক পয়েন্ট সান্দ্রতার সাথে সম্পর্কিত)

পেইন্ট, আঠা, পলিমার, এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ:

• পেইন্টের সান্দ্রতা: প্রয়োগের সামঞ্জস্যের জন্য 70-100 KU (Krebs ইউনিট)
• স্প্রে কোটিং: সাধারণত 20-50 cP (খুব ঘন হলে আটকে যায়, খুব পাতলা হলে গড়িয়ে পড়ে)
• আঠা: প্রয়োগ পদ্ধতির উপর নির্ভর করে 500-50,000 cP
• পলিমার গলিত: 100-100,000 Pa·s (এক্সট্রুশন/মোল্ডিং)
• প্রিন্টিং কালি: ফ্লেক্সোগ্রাফিকের জন্য 50-150 cP, অফসেটের জন্য 1-5 P
• গুণমান নিয়ন্ত্রণ: সান্দ্রতা ব্যাচের সামঞ্জস্য এবং শেলফ লাইফ নির্দেশ করে

ডাইনামিক ভিস্কোসিটি (Pa·s, poise) তরলের শিয়ারের প্রতি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ পরিমাপ করে—এর পরম 'ঘনত্ব'। কিনেমেটিক ভিস্কোসিটি (m²/s, stokes) হল ডাইনামিক ভিস্কোসিটিকে ঘনত্ব দ্বারা ভাগ করা—এটি মাধ্যাকর্ষণের অধীনে কত দ্রুত প্রবাহিত হয়। এদের মধ্যে রূপান্তর করতে আপনার ঘনত্ব প্রয়োজন: ν = μ/ρ। এভাবে ভাবুন: মধুর উচ্চ ডাইনামিক ভিস্কোসিটি আছে (এটি ঘন), কিন্তু পারদেরও উচ্চ কিনেমেটিক ভিস্কোসিটি আছে যদিও এটি 'পাতলা' (কারণ এটি খুব ঘন)।

পরিমাপের তাপমাত্রায় তরলের ঘনত্ব না জেনে নয়। 20°C এর কাছাকাছি জলের জন্য, 1 cP ≈ 1 cSt (কারণ জলের ঘনত্ব ≈ 1 g/cm³)। কিন্তু মোটর তেলের জন্য (ঘনত্ব ≈ 0.9), 90 cP = 100 cSt। আমাদের রূপান্তরকারী ত্রুটি প্রতিরোধ করতে ক্রস-টাইপ রূপান্তর ব্লক করে। এই সূত্রটি ব্যবহার করুন: cSt = cP / (ঘনত্ব g/cm³ এককে)।

SAE ভিস্কোসিটি গ্রেডগুলি কিনেমেটিক ভিস্কোসিটির পরিসর নির্দিষ্ট করে। '10W' মানে এটি নিম্ন-তাপমাত্রার প্রবাহের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে (W = winter, 0°F এ পরীক্ষিত)। '30' মানে এটি উচ্চ-তাপমাত্রার সান্দ্রতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে (212°F এ পরীক্ষিত)। মাল্টি-গ্রেড তেল (যেমন 10W-30) একক-গ্রেড তেলের (SAE 30) বিপরীতে অ্যাডিটিভ ব্যবহার করে বিভিন্ন তাপমাত্রায় সান্দ্রতা বজায় রাখে, যা গরম হলে নাটকীয়ভাবে পাতলা হয়ে যায়।

Saybolt ইউনিভার্সাল সেকেন্ডস (SUS) পরিমাপ করে যে 60mL তরল একটি ক্যালিব্রেটেড অরিফিসের মাধ্যমে নিষ্কাশিত হতে কত সময় নেয়। অভিজ্ঞতামূলক সূত্রটি হল: cSt = 0.226×SUS - 195/SUS (SUS > 32 এর জন্য)। উদাহরণস্বরূপ, 100 SUS ≈ 21 cSt। SUS এখনও পেট্রোলিয়াম স্পেসিফিকেশনে ব্যবহৃত হয় যদিও এটি একটি পুরানো পদ্ধতি। আধুনিক ল্যাবগুলি কিনেমেটিক ভিস্কোমিটার ব্যবহার করে যা সরাসরি ASTM D445 অনুযায়ী cSt পরিমাপ করে।

উচ্চ তাপমাত্রা অণুগুলিকে আরও গতিশক্তি দেয়, যা তাদের একে অপরের পাশ দিয়ে আরও সহজে স্লাইড করতে দেয়। তরলের জন্য, সান্দ্রতা সাধারণত প্রতি °C তে 2-10% কমে যায়। 20°C তে মোটর তেলের সান্দ্রতা 200 cP হতে পারে কিন্তু 100°C তে মাত্র 15 cP (13 গুণ হ্রাস!)। ভিস্কোসিটি ইনডেক্স (VI) এই তাপমাত্রার সংবেদনশীলতা পরিমাপ করে: উচ্চ VI তেল (100+) সান্দ্রতা আরও ভালভাবে বজায় রাখে, কম VI তেল (<50) গরম হলে নাটকীয়ভাবে পাতলা হয়ে যায়।

বেশিরভাগ হাইড্রোলিক সিস্টেম 25-50 cSt @ 40°C এ সবচেয়ে ভাল কাজ করে। খুব কম (<10 cSt) অভ্যন্তরীণ ফুটো এবং ক্ষয় সৃষ্টি করে। খুব বেশি (>100 cSt) ধীর প্রতিক্রিয়া, উচ্চ শক্তি খরচ, এবং তাপ বৃদ্ধি ঘটায়। আপনার পাম্প প্রস্তুতকারকের স্পেসিফিকেশন পরীক্ষা করুন—ভ্যান পাম্প 25-35 cSt পছন্দ করে, পিস্টন পাম্প 35-70 cSt সহ্য করতে পারে। ISO VG 46 (46 cSt @ 40°C) সবচেয়ে সাধারণ সাধারণ-উদ্দেশ্য হাইড্রোলিক তেল।

কোন তাত্ত্বিক সর্বোচ্চ সীমা নেই, কিন্তু 1 মিলিয়ন cP (1000 Pa·s) এর উপরে ব্যবহারিক পরিমাপ কঠিন হয়ে যায়। বিটুমেন/পিচ 100 বিলিয়ন Pa·s পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। কিছু পলিমার গলিত 1 মিলিয়ন Pa·s ছাড়িয়ে যায়। চরম সান্দ্রতায়, তরল এবং কঠিনের মধ্যেকার সীমানা ঝাপসা হয়ে যায়—এই পদার্থগুলি সান্দ্র প্রবাহ (তরলের মতো) এবং স্থিতিস্থাপক পুনরুদ্ধার (কঠিনের মতো) উভয়ই প্রদর্শন করে, যাকে ভিস্কোইলাস্টিসিটি বলা হয়।

Poise জ্যাঁ লিওনার্দ মারি পোয়েজুই (1840 এর দশক) কে সম্মান জানায়, যিনি কৈশিক নালীতে রক্ত প্রবাহ নিয়ে গবেষণা করেছিলেন। Stokes জর্জ গ্যাব্রিয়েল স্টোকস (1850 এর দশক) কে সম্মান জানায়, যিনি সান্দ্র প্রবাহের জন্য সমীকরণ প্রতিপাদন করেছিলেন এবং ডাইনামিক এবং কিনেমেটিক ভিস্কোসিটির মধ্যে সম্পর্ক প্রমাণ করেছিলেন। একটি reyn (পাউন্ড-ফোর্স সেকেন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চি) ফ্লুইড ডাইনামিক্সে রেনল্ডস সংখ্যার জন্য বিখ্যাত অসবোর্ন রেনল্ডস (1880 এর দশক) এর নামে নামকরণ করা হয়েছে।