粘性

不同類型的液體和氣體都有不同的黏度。黏度是構成流體的分子之間的摩擦力。因此,當流體流動時,分子間的摩擦力就會產生流體摩擦。在液體中,黏度是由內聚力(相同分子之間的拉力)造成的。而在氣體中,黏度是由分子間的碰撞造成的。

液態流體流動性較好,例如水。相反,黏稠的流體流動性較差,例如潤滑油。你可以透過將水和潤滑油倒在傾斜的表面上來驗證這一點。水的流動速度比油快。流體的黏度也取決於溫度。液體的溫度越高,黏度越低。例如,當一位母親在廚房煎魚時,原本黏稠的食用油在加熱後會變得更稀。相反,氣體的溫度越高,其黏稠度就越大。

黏度係數

黏度1符號η表示流體的黏度(讀作:eta)。 η = 黏度係數。因此,液體的黏度水平用流體的黏度係數來表示。

也可以看看  溫度計和溫度標尺

兩塊平板之間放置一層薄薄的液體層。內聚力是相同分子之間的吸引力,而附著力是不同分子之間的吸引力。附著力作用於平板和附著在其上的液體層之間(液體分子和平板分子相互吸引)。同時,內聚力作用於液體膜之間(液體分子會相互吸引)。

黏度2初始狀態下,平板和液層處於靜止狀態(圖1)。隨後,上層平板被向右拉動(圖2)。下層平板不受拉動(下層平板保持靜止)。拉力的大小經過調整,使得上層平板以恆定速度(v恆定)向右移動。由於平板邊緣與附著在平板上的流體之間存在黏附力,平板下方的流體也向右移動。由於流體分子間存在內聚力,向右移動的流體會帶動下方的流體運動。

也可以看看  伯努利原理與伯努利方程

位於上層的液體會拉動位於下層的液體向右移動。

底部流體承載上方的流體,因此流體的流速會改變。頂部流體的流速 (v) 較大,底部流體的流速 (v) 較小,以此類推。因此,越往下,v 值越小。換句話說,流體層的流速從上到下呈規律性變化,直到 l。

流體層速度變化量 (v) 除以變化距離 (l) = v / l。 v/l 被稱為速度梯度。位於頂部的平板之所以能夠移動,是因為存在拉力 (F)。對於某些流體,所需的拉力大小與附著在平板上的流體面積 (A) 和流體流速 (v) 成正比,與距離 l 成反比。數學表達式如下:

也可以看看  隱形眼鏡 遠視 近視

黏度3

前面已經解釋過,較稀的流體通常更容易流動,而較稠的流體則更難流動。黏度係數表示流體的黏度大小。如果流體較稠,所需的拉力也較大。在這種情況下,拉力與黏度係數成正比。數學表達式如下:

黏度4

η = 黏度係數,F = 力,l = 距離,A = 表面積,v = 速度,∝ = 比較

黏度係數的國際單位制單位(SI)為 Ns/m²2 = Pa·s(帕斯卡秒)。黏度係數的 CGS 單位(厘米克秒)為 dyn·s/cm2 = 泊 (P)。黏度也常以厘泊 (cP) 表示。 1 cP = 1/100 P。泊單位是為了紀念法國科學家讓·路易·瑪麗·泊肅葉(Jean Louis Marie Poiseuille)而設立的。

1泊 = 1 達因·秒/厘米2 = 10-1 牛頓/米2

黏度5

黏度6

黏度7

發表評論