ความหนืดคือ

Viscosity หรือความหนืดคือการวัดความต้านทานของของไหลในการพยายามเคลื่อนผ่าน ในระดับโมเลกุล Viscosityเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลต่างๆ ในของเหลว สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นแรงเสียดทานระหว่างโมเลกุลในของเหลวเช่นเดียวกับในกรณีของแรงเสียดทานระหว่างของแข็งที่เคลื่อนที่ Viscosityจะเป็นตัวกำหนดพลังงานที่จำเป็นต่อการไหลของของไหล

Isaac Newton กำหนดความหนืดโดยพิจารณาจากแบบจำลองที่แสดงในรูปด้านบน ระนาบขนานของของไหลที่มีพื้นที่ A เท่ากันสองระนาบถูกคั่นด้วยระยะทาง dx และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันที่ความเร็วต่างกัน V1 และ V2 นิวตันสันนิษฐานว่าแรงที่จำเป็นในการรักษาความแตกต่างของความเร็วนั้นเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของความเร็วผ่านของเหลว หรือการไล่ระดับความเร็ว เพื่อแสดงสิ่งนี้นิวตันเขียนว่า: (แสดงโดยสัญลักษณ์ η “eta”) คืออัตราส่วนของความเค้นเฉือน (F/A) ต่อการไล่ระดับความเร็ว (∆vx/∆z หรือ dvx/dz) ในของเหลว

ปัจจัยที่มีผลต่อความหนืด

Viscosity เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของวัสดุเป็นอันดับแรก ความหนืดของน้ำที่ 20 °C คือ 1.0020 มิลลิปาสกาลวินาที mPaS ของเหลวทั่วไปส่วนใหญ่มีค่าการหนืดอยู่ที่ 1 ถึง 1,000 mPa s ในขณะที่ก๊าซอยู่ที่ 1 ถึง 10 μPa s น้ำพริก เจล อิมัลชันและของเหลวที่ซับซ้อนอื่นๆ จะสรุปได้ยากกว่า ไขมันบางชนิดเช่นเนยหรือมาการีนหนืดมากจนดูเหมือนของแข็งที่อ่อนนุ่มมากกว่าของเหลวที่ไหล แก้วหลอมเหลวหนืดสูงไปจนถึงค่าอนันต์เมื่อแข็งตัว

จากประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน ควรมีความรู้ทั่วไปว่า Viscosity แปรผันตามอุณหภูมิ น้ำผึ้งและน้ำเชื่อมสามารถทำให้ไหลได้ง่ายขึ้นเมื่อถูกความร้อน น้ำมันเครื่องและน้ำมันไฮดรอลิกจะข้นขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในวันที่อากาศหนาว และส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของรถยนต์และเครื่องจักรอื่นๆ ในช่วงฤดูหนาว โดยทั่วไป

ค่า Viscosity ของของเหลวธรรมดาจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลในของเหลวจะเพิ่มขึ้น และระยะเวลาที่สัมผัสกับพิ้นผิวที่ใกล้ที่สุดจะลดลง ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แรงระหว่างโมเลกุลเฉลี่ยจะลดลง ลักษณะที่แท้จริงซึ่งปริมาณทั้งสองแตกต่างกันนั้นไม่เชิงเส้นและเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเมื่อของเหลวเปลี่ยนเฟส

ค่า Viscosity ปกติไม่ขึ้นกับความดัน แต่ของเหลวภายใต้ความดันสูงมักจะมีความหนืดเพิ่มขึ้น เนื่องจากโดยปกติแล้วของเหลวจะอัดตัวไม่ได้ ความดันที่เพิ่มขึ้นไม่ได้ทำให้โมเลกุลอยู่ใกล้กันมากขึ้น แบบจำลองง่ายๆ ของการโต้ตอบระดับโมเลกุลจะใช้ไม่ได้ผลเพื่ออธิบายพฤติกรรมนี้ และสำหรับความรู้ของฉัน ไม่มีแบบจำลองที่ซับซ้อนกว่านี้ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป เฟสของเหลวน่าจะเข้าใจได้น้อยที่สุดในทุกระยะของสสาร

ความหนืดของก๊าซจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับรากที่สองของอุณหภูมิ เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความถี่ของการชนกันระหว่างโมเลกุลที่อุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากโดยส่วนใหญ่แล้วโมเลกุลในก๊าซจะบินอย่างอิสระผ่านช่องว่าง

การตรวจวัดความหนืด

การวัด Viscosity เราใช้เครื่อง Viscometer ซึ่งจะทำร่วมกับการควบคุมคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ผู้ใดก็ตามที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดลักษณะการไหล ในการวิจัยและพัฒนา การควบคุมคุณภาพหรือการถ่ายโอนของไหล ในคราวเดียวหรืออย่างอื่นจะเกี่ยวข้องกับการวัดการหนืดบางประเภท

Viscometer เป็นส่วนสำคัญของโครงการวิจัย พัฒนา และควบคุมกระบวนการ พวกเขาทราบดีว่าการวัดความหนืดคือมักจะเป็นวิธีที่รวดเร็ว แม่นยำที่สุด และน่าเชื่อถือที่สุดในการวิเคราะห์ปัจจัยที่สำคัญที่สุดบางประการที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์

มีเทคนิคต่างๆ มากมายในการวัดการหนืด ซึ่งแต่ละเทคนิคเหมาะสมกับสถานการณ์และวัสดุเฉพาะ การเลือกเครื่องวัดความหนืดที่เหมาะสมจากคะแนนของเครื่องมือที่มีให้เพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งานใดๆ ถือเป็นเรื่องยาก เครื่องมือในปัจจุบันมีตั้งแต่แบบธรรมดาไปจนถึงแบบซับซ้อน ตั้งแต่การนับวินาทีสำหรับของเหลวไปจนถึงการถ่ายของเหลวไปจนถึงอุปกรณ์บันทึกและควบคุมอัตโนมัติที่ซับซ้อนมาก สิ่งนี้ทำให้ผู้ใช้เครื่องมืออยู่ในตำแหน่งที่ต้องยอมรับในปรากฏการณ์การไหลที่เกี่ยวข้อง ควบคู่ไปกับ “ความรู้และประสบการณ์” ของผู้ผลิตเครื่องมือ