粘性

不同类型的液体和气体都具有不同的粘度。粘度是构成流体的分子之间的摩擦力。因此,当流体流动时,分子间的摩擦力就会产生流体摩擦。在液体中,粘度是由内聚力(相同分子之间的拉力)造成的。而在气体中,粘度则是由分子间的碰撞造成的。

液态流体流动性较好,例如水。相反,粘稠的流体流动性较差,例如润滑油。你可以通过将水和润滑油倒在倾斜的表面上来验证这一点。水的流动速度比油快。流体的粘度也取决于温度。液体的温度越高,粘度越低。例如,当一位母亲在厨房煎鱼时,原本粘稠的食用油在加热后会变得更稀。相反,气体的温度越高,其粘稠度就越大。

粘度系数

粘度1符号η表示流体的粘度(读作:eta)。η = 粘度系数。因此,液体的粘度水平用流体的粘度系数来表示。

参见  天文望远镜方程

两块平板之间放置一层薄薄的液体层。内聚力是相同分子之间的吸引力,而附着力是不同分子之间的吸引力。附着力作用于平板和附着在其上的液体层之间(液体分子和平板分子相互吸引)。同时,内聚力作用于液体膜之间(液体分子相互吸引)。

粘度2初始状态下,平板和液层处于静止状态(图1)。随后,上层平板被向右拉动(图2)。下层平板不受拉动(下层平板保持静止)。拉力的大小经过调整,使得上层平板以恒定速度(v恒定)向右移动。由于平板边缘与附着在平板上的流体之间存在粘附力,平板下方的流体也向右移动。由于流体分子间存在内聚力,向右移动的流体会带动下方的流体运动。

参见  串联电阻

位于上层的液体会拉动位于下层的液体向右移动。

底部流体承载着上方的流体,因此流体的流速会发生变化。顶部流体的流速 (v) 较大,底部流体的流速 (v) 较小,以此类推。因此,越往下,v 值越小。换句话说,流体层的流速从上到下呈规律性变化,直至 l。

流体层速度变化量 (v) 除以变化距离 (l) = v / l。v/l 被称为速度梯度。位于顶部的平板之所以能够移动,是因为存在拉力 (F)。对于某些流体,所需的拉力大小与附着在平板上的流体面积 (A) 和流体流速 (v) 成正比,与距离 l 成反比。数学表达式如下:

参见  匀速直线运动

粘度3

前面已经解释过,较稀的流体通常更容易流动,而较稠的流体则更难流动。粘度系数表示流体的粘度大小。如果流体更稠,所需的拉力也更大。在这种情况下,拉力与粘度系数成正比。数学表达式如下:

粘度4

η = 粘度系数,F = 力,l = 距离,A = 表面积,v = 速度,∝ = 比较

粘度系数的国际单位制 (SI) 单位是 Ns/m² = Pa·s(帕斯卡秒)。粘度系数的厘米克秒 (CGS) 单位是 dyn·s/cm² =泊 (P)。粘度也常以厘泊 (cP) 表示。1 cP = 1/100 P。泊单位是为了纪念法国科学家让·路易·玛丽·泊肃叶(Jean Louis Marie Poiseuille)而设立的。

1泊 = 1达因·秒/平方厘米= 10⁻¹牛·秒/米²

粘度5

粘度6

粘度7

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