Sinusukat ang panloob na resistensya sa shear stress

Ang dynamic na viscosity (tinatawag ding absolute na viscosity) ay nagkukuwenta kung gaano kalakas ang puwersa na kailangan upang ilipat ang isang layer ng fluid sa ibabaw ng isa pa. Ito ang likas na katangian ng fluid mismo, independiyente sa density. Ang mas mataas na halaga ay nangangahulugan ng mas malaking resistensya.

Formula: τ = μ × (du/dy) kung saan ang τ = shear stress, du/dy = velocity gradient

Mga Yunit: Pa·s (SI), poise (P), centipoise (cP). Tubig @ 20°C = 1.002 cP

Dynamic na viscosity na hinati sa density

Ang kinematic na viscosity ay sumusukat kung gaano kabilis dumaloy ang isang fluid sa ilalim ng gravity. Isinasaalang-alang nito ang parehong panloob na resistensya (dynamic na viscosity) at mass bawat volume (density). Ginagamit kapag mahalaga ang daloy na hinihimok ng gravity, tulad ng pagpapatuyo ng langis o pagbuhos ng likido.

Formula: ν = μ / ρ kung saan ang μ = dynamic na viscosity, ρ = density

Mga Yunit: m²/s (SI), stokes (St), centistokes (cSt). Tubig @ 20°C = 1.004 cSt

• μ (dynamic) = 1.002 cP = 0.001002 Pa·s
• ρ (density) = 998.2 kg/m³
• ν (kinematic) = μ/ρ = 1.004 cSt = 1.004 mm²/s
• Ratio: ν/μ ≈ 1.0 (ang tubig ang batayan)

• μ (dynamic) = 62 cP = 0.062 Pa·s
• ρ (density) = 850 kg/m³
• ν (kinematic) = μ/ρ = 73 cSt = 73 mm²/s
• Tandaan: Ang kinematic ay 18% na mas mataas kaysa sa dynamic (dahil sa mas mababang density)

• μ (dynamic) = 1,412 cP = 1.412 Pa·s
• ρ (density) = 1,261 kg/m³
• ν (kinematic) = μ/ρ = 1,120 cSt = 1,120 mm²/s
• Tandaan: Napaka-viscous—1,400× na mas makapal kaysa sa tubig

• μ (dynamic) = 0.0181 cP = 1.81×10⁻⁵ Pa·s
• ρ (density) = 1.204 kg/m³
• ν (kinematic) = μ/ρ = 15.1 cSt = 15.1 mm²/s
• Tandaan: Mababang dynamic, mataas na kinematic (ang mga gas ay may mababang density)

Pamantayan ng ASTM D88, malawakang ginagamit sa Hilagang Amerika para sa mga produktong petrolyo

ν(cSt) = 0.226 × SUS - 195/SUS (valid para sa SUS > 32)

• Sinusukat sa mga partikular na temperatura: 100°F (37.8°C) o 210°F (98.9°C)
• Karaniwang saklaw: 31-1000+ SUS
• Halimbawa: Langis ng SAE 30 ≈ 300 SUS @ 100°F
• Saybolt Furol (SFS) na variant para sa mga napaka-viscous na fluid: ×10 mas malaking butas

Pamantayan ng British IP 70, karaniwan sa UK at dating Commonwealth

ν(cSt) = 0.26 × RW1 - 179/RW1 (valid para sa RW1 > 34)

• Sinusukat sa 70°F (21.1°C), 100°F, o 140°F
• Redwood No. 2 na variant para sa mas makapal na mga fluid
• Conversion: RW1 ≈ SUS × 1.15 (tinatayang)
• Karamihan ay pinalitan ng mga pamantayan ng ISO ngunit tinutukoy pa rin sa mga mas lumang spec

Pamantayan ng German DIN 51560, ginagamit sa Europa at industriya ng petrolyo

ν(cSt) = 7.6 × °E - 6.0/°E (valid para sa °E > 1.2)

• Sinusukat sa 20°C, 50°C, o 100°C
• °E = 1.0 para sa tubig @ 20°C (ayon sa kahulugan)
• Karaniwang saklaw: 1.0-20°E
• Halimbawa: Diesel fuel ≈ 3-5°E @ 20°C

Ang pinakamatagal na tumatakbong eksperimento sa laboratoryo sa mundo (mula noong 1927) sa Unibersidad ng Queensland ay nagpapakita ng pitch (tar) na dumadaloy sa isang funnel. Mukha itong solid ngunit sa katunayan ay isang napakataas na viscosity na likido—100 bilyong beses na mas viscous kaysa sa tubig! 9 na patak lamang ang nahulog sa loob ng 94 na taon.

Ang basaltic na lava (mababang viscosity, 10-100 Pa·s) ay lumilikha ng banayad na mga pagsabog na istilong Hawaiian na may mga umaagos na ilog. Ang rhyolitic na lava (mataas na viscosity, 100,000+ Pa·s) ay lumilikha ng mga sumasabog na pagsabog na istilong Mount St. Helens dahil hindi makatakas ang mga gas. Literal na hinuhubog ng viscosity ang mga bundok na bulkan.

Ang dugo ay 3-4× na mas viscous kaysa sa tubig (3-4 cP @ 37°C) dahil sa mga pulang selula ng dugo. Ang mataas na viscosity ng dugo ay nagpapataas ng panganib ng stroke/atake sa puso. Ang mababang dosis ng aspirin ay nagpapababa ng viscosity sa pamamagitan ng pagpigil sa pagsasama-sama ng platelet. Ang pagsubok sa viscosity ng dugo ay maaaring mahulaan ang sakit sa puso.

Taliwas sa popular na alamat, ang mga lumang bintana ay hindi mas makapal sa ibaba dahil sa pagdaloy. Ang viscosity ng salamin sa temperatura ng silid ay 10²⁰ Pa·s (isang trilyong trilyong beses ng tubig). Aabutin ng mas mahaba kaysa sa edad ng uniberso upang dumaloy ng 1mm. Ito ay isang tunay na solid, hindi isang mabagal na likido.

Ang SAE 10W-30 ay nangangahulugang: 10W = viscosity sa taglamig @ 0°F (daloy sa mababang temperatura), 30 = viscosity @ 212°F (proteksyon sa temperatura ng pagpapatakbo). Ang 'W' ay para sa taglamig, hindi timbang (weight). Ang mga multi-grade na langis ay gumagamit ng mga polimer na kumukulong kapag malamig (mababang viscosity) at lumalawak kapag mainit (nagpapanatili ng viscosity).

Sinasamantala ng mga water strider ang tensyon sa ibabaw, ngunit ginagamit din ang viscosity ng tubig. Ang kanilang mga paggalaw ng binti ay lumilikha ng mga vortex na tumutulak laban sa viscous na resistensya, na nagtutulak sa kanila pasulong. Sa isang zero-viscosity na fluid (teoretikal), hindi sila makakagalaw—madudulas sila nang walang traksyon.

Inilarawan ni Isaac Newton ang viscosity sa Principia Mathematica. Ipinakilala ang konsepto ng 'panloob na alitan' sa mga fluid.

Pinag-aralan ni Jean Poiseuille ang daloy ng dugo sa mga capillary. Nakuha ang Batas ni Poiseuille na nag-uugnay sa rate ng daloy sa viscosity.

Nakuha ni George Stokes ang mga equation para sa viscous na daloy. Pinatunayan ang ugnayan sa pagitan ng dynamic at kinematic na viscosity.

Ipinakilala ni Osborne Reynolds ang numero ni Reynolds. Inugnay ang viscosity sa rehimen ng daloy (laminar vs. turbulent).

Ang Saybolt viscometer ay na-standardize sa USA. Ang paraan ng efflux cup ay naging pamantayan sa industriya ng petrolyo.

Ang Poise at stokes ay pinangalanan bilang mga yunit ng CGS. Ang 1 P = 0.1 Pa·s, 1 St = 1 cm²/s ay naging pamantayan.

Nagsimula ang eksperimento sa pagtulo ng pitch sa Unibersidad ng Queensland. Tumatakbo pa rin—ang pinakamatagal na eksperimento sa laboratoryo kailanman.

Pinagtibay ng SI ang Pa·s at m²/s bilang mga pamantayang yunit. Ang Centipoise (cP) at centistokes (cSt) ay nananatiling karaniwan.

Ang ASTM D445 ay nag-standardize sa pagsukat ng kinematic na viscosity. Ang capillary viscometer ay naging pamantayan sa industriya.

Ang mga rotational viscometer ay nagbibigay-daan sa pagsukat ng mga non-Newtonian na fluid. Mahalaga para sa mga pintura, polimer, pagkain.

Awtomatikong sinusukat ng mga digital na viscometer. Ang mga paliguan na kontrolado ng temperatura ay nagsisiguro ng katumpakan na ±0.01 cSt.

Pagpili ng langis ng motor, fluid ng haydroliko, at pagpapadulas ng bearing:

• Mga grado ng SAE: Ang 10W-30 ay nangangahulugang 10W @ 0°F, 30 @ 212°F (mga saklaw ng kinematic na viscosity)
• Mga grado ng ISO VG: VG 32, VG 46, VG 68 (kinematic na viscosity @ 40°C sa cSt)
• Pagpili ng bearing: Masyadong manipis = pagkasira, masyadong makapal = alitan/init
• Indeks ng Viscosity (VI): Sinusukat ang pagiging sensitibo sa temperatura (mas mataas = mas mahusay)
• Mga multi-grade na langis: Pinapanatili ng mga additives ang viscosity sa iba't ibang temperatura
• Mga sistemang haydroliko: Karaniwang 32-68 cSt @ 40°C para sa pinakamainam na pagganap

Mga detalye ng viscosity para sa gasolina, krudo, at pagpino:

• Mabigat na gasolina: Sinusukat sa cSt @ 50°C (kailangang painitin upang ma-pump)
• Diesel: 2-4.5 cSt @ 40°C (detalye ng EN 590)
• Klasipikasyon ng krudo: Magaan (<10 cSt), katamtaman, mabigat (>50 cSt)
• Daloy ng pipeline: Tinutukoy ng viscosity ang mga kinakailangan sa lakas ng pagbomba
• Mga grado ng bunker fuel: IFO 180, IFO 380 (cSt @ 50°C)
• Proseso ng pagpino: Binabawasan ng visbreaking ang mga mabibigat na fraction

Kontrol sa kalidad at pag-optimize ng proseso:

• Pag-grado ng pulot-pukyutan: 2,000-10,000 cP @ 20°C (depende sa kahalumigmigan)
• Pagkakapare-pareho ng syrup: Maple syrup 150-200 cP, corn syrup 2,000+ cP
• Mga produktong gatas: Nakakaapekto ang viscosity ng krema sa texture at pakiramdam sa bibig
• Tsokolate: 10,000-20,000 cP @ 40°C (proseso ng tempering)
• Carbonation ng inumin: Nakakaapekto ang viscosity sa pagbuo ng bula
• Langis sa pagluluto: 50-100 cP @ 20°C (ang smoke point ay nauugnay sa viscosity)

Pintura, mga pandikit, mga polimer, at kontrol sa proseso:

• Viscosity ng pintura: 70-100 KU (mga yunit ng Krebs) para sa pagkakapare-pareho ng aplikasyon
• Spray coating: Karaniwang 20-50 cP (masyadong makapal ay bumabara, masyadong manipis ay tumutulo)
• Mga pandikit: 500-50,000 cP depende sa paraan ng aplikasyon
• Mga tunaw na polimer: 100-100,000 Pa·s (extrusion/molding)
• Mga tinta sa pag-print: 50-150 cP para sa flexographic, 1-5 P para sa offset
• Kontrol sa kalidad: Ipinapahiwatig ng viscosity ang pagkakapare-pareho ng batch at buhay sa istante

Ang dynamic na viscosity (Pa·s, poise) ay sumusukat sa panloob na resistensya ng fluid sa paggugupit—ang 'kapal' nito. Ang kinematic na viscosity (m²/s, stokes) ay ang dynamic na viscosity na hinati sa density—kung gaano kabilis ito dumadaloy sa ilalim ng gravity. Kailangan mo ang density upang mag-convert sa pagitan ng mga ito: ν = μ/ρ. Isipin mo ito sa ganitong paraan: ang pulot-pukyutan ay may mataas na dynamic na viscosity (makapal ito), ngunit ang mercury ay mayroon ding mataas na kinematic na viscosity kahit na ito ay 'manipis' (dahil ito ay napakakapal).

Hindi nang hindi nalalaman ang density ng fluid sa temperatura ng pagsukat. Para sa tubig malapit sa 20°C, 1 cP ≈ 1 cSt (dahil ang density ng tubig ay ≈ 1 g/cm³). Ngunit para sa langis ng motor (density ≈ 0.9), 90 cP = 100 cSt. Hinaharangan ng aming converter ang mga cross-type na conversion upang maiwasan ang mga pagkakamali. Gamitin ang formula na ito: cSt = cP / (density sa g/cm³).

Ang mga grado ng viscosity ng SAE ay tumutukoy sa mga saklaw ng kinematic na viscosity. Ang '10W' ay nangangahulugan na natutugunan nito ang mga kinakailangan sa daloy sa mababang temperatura (W = winter, sinubok sa 0°F). Ang '30' ay nangangahulugan na natutugunan nito ang mga kinakailangan sa viscosity sa mataas na temperatura (sinubok sa 212°F). Ang mga multi-grade na langis (tulad ng 10W-30) ay gumagamit ng mga additives upang mapanatili ang viscosity sa iba't ibang temperatura, hindi tulad ng mga single-grade na langis (SAE 30) na numinipis nang malaki kapag mainit.

Sinusukat ng Saybolt Universal Seconds (SUS) kung gaano katagal ang 60mL ng fluid upang maubos sa pamamagitan ng isang naka-calibrate na butas. Ang empirical na formula ay: cSt = 0.226×SUS - 195/SUS (para sa SUS > 32). Halimbawa, 100 SUS ≈ 21 cSt. Ang SUS ay ginagamit pa rin sa mga detalye ng petrolyo sa kabila ng pagiging isang mas lumang paraan. Ang mga modernong laboratoryo ay gumagamit ng mga kinematic na viscometer na direktang sumusukat sa cSt bawat ASTM D445.

Ang mas mataas na temperatura ay nagbibigay sa mga molekula ng mas maraming kinetic na enerhiya, na nagpapahintulot sa kanila na mas madaling dumausdos sa isa't isa. Para sa mga likido, ang viscosity ay karaniwang bumababa ng 2-10% bawat °C. Ang langis ng motor sa 20°C ay maaaring 200 cP ngunit 15 cP lamang sa 100°C (isang 13-beses na pagbaba!). Sinusukat ng Viscosity Index (VI) ang pagiging sensitibo sa temperatura na ito: ang mga langis na may mataas na VI (100+) ay mas mahusay na nagpapanatili ng viscosity, ang mga langis na may mababang VI (<50) ay numinipis nang malaki kapag pinainit.

Karamihan sa mga hydraulic system ay pinakamahusay na gumagana sa 25-50 cSt @ 40°C. Masyadong mababa (<10 cSt) ay nagdudulot ng panloob na pagtagas at pagkasira. Masyadong mataas (>100 cSt) ay nagdudulot ng mabagal na pagtugon, mataas na pagkonsumo ng kuryente, at pag-iipon ng init. Suriin ang detalye ng gumawa ng iyong pump—mas gusto ng mga vane pump ang 25-35 cSt, ang mga piston pump ay tumatanggap ng 35-70 cSt. Ang ISO VG 46 (46 cSt @ 40°C) ay ang pinakakaraniwang pangkalahatang-layunin na hydraulic na langis.

Walang teoretikal na maximum, ngunit ang mga praktikal na pagsukat ay nagiging mahirap sa itaas ng 1 milyong cP (1000 Pa·s). Ang bitumen/pitch ay maaaring umabot sa 100 bilyong Pa·s. Ang ilang mga tunaw na polimer ay lumampas sa 1 milyong Pa·s. Sa mga sukdulang viscosity, ang hangganan sa pagitan ng likido at solid ay lumalabo—ang mga materyales na ito ay nagpapakita ng parehong viscous na daloy (tulad ng mga likido) at nababanat na pagbawi (tulad ng mga solid), na tinatawag na viscoelasticity.

Ang Poise ay nagpaparangal kay Jean Léonard Marie Poiseuille (1840s), na nag-aral ng daloy ng dugo sa mga capillary. Ang Stokes ay nagpaparangal kay George Gabriel Stokes (1850s), na nakuha ang mga equation para sa viscous na daloy at pinatunayan ang ugnayan sa pagitan ng dynamic at kinematic na viscosity. Ang isang reyn (pound-force segundo bawat parisukat na pulgada) ay ipinangalan kay Osbourne Reynolds (1880s), sikat sa numero ni Reynolds sa fluid dynamics.