運動粘度和動力粘度的區別

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簡介

如果你曾經嘗試過將蜂蜜瓶倒置取出來，你會感覺到它很粘稠。這是由於蜂蜜的高粘度。而當從瓶中倒出番茄醬時，它需要更長的時間才能流出，並且需要額外的瞬時力（透過擠壓或噴射）。這是因為番茄醬也很粘稠。但兩種情況下起作用的粘度並不相同。在第一種情況下，只有重力作用時，存在運動粘度；在第二種情況下，當你透過擠壓施加外力時，動力粘度起作用。現在讓我們詳細瞭解一下什麼是粘度，以及運動粘度和動力粘度之間有什麼區別。它們的單位、表示方法以及它們之間的關係。

什麼是粘度？

在流體（液體或氣體）中，對流動的阻力（或摩擦力）稱為粘度。它是由流體實體之間的相互作用引起的。給定的溫度和壓力是給定流體的特徵。粘度有兩種型別：運動粘度和動力粘度。對於給定的流體，粘度隨溫度而變化。在液體中，通常粘度隨溫度升高而增加，而在氣體中，粘度隨溫度升高而降低。在數學上，粘度可以透過以下公式估算：

$\mathrm{\eta=\frac{剪應力}{速度梯度}}$

剪應力是力與面積之比。而速度梯度$\mathrm{\frac{dv}{dx}}$是速度變化率。因此，公式由以下給出：

$\mathrm{\eta=\frac{F/A}{dv/dx}}$

$\mathrm{\eta=\frac{F.dv}{A.dx}}$

其中$\mathrm{\eta=粘度係數。}$

F是力，A是面積。

$\mathrm{\frac{dv}{dx}}$是速度梯度。

什麼是運動粘度？

當流體僅在重力作用下流動時，針對重力的流動阻力稱為運動粘度。它取決於質量密度，即流體質量與流體體積之比。它被測量為動力粘度除以質量密度。它僅與流體在重力作用下的整體流動有關。

運動粘度的單位和量綱

運動粘度的單位是$\mathrm{m^2 sec^{-1}}$

CGS單位斯托克斯（stoke）仍然被廣泛使用

$\mathrm{1\:stoke=10^{-4} m^2 sec^{-1}}$

$\mathrm{1\:stoke=10^{2} \:釐斯托克斯}$

量綱是$\mathrm{[M^0 L^2 T^{-1}]}$

運動粘度的表示和公式

運動粘度用希臘字母ν表示，讀作“nu”。液體的運動粘度公式如下所示：

$\mathrm{v=\frac{\mu}{\rho}}$

其中ν=運動粘度

$\mathrm{\mu}$動力粘度

$\mathrm{\rho}$液體密度

從上述表示式中，我們觀察到運動粘度是動力粘度與液體密度之比。

什麼是動力粘度？

它是剪應力（單位面積上的力）與速度梯度的比值。在流體經過固體表面的穩定流動中，速度隨距離表面限制距離變化的速率稱為速度梯度。它與流體中相鄰粒子在除重力之外的外力作用下的內阻有關。

圖2：動力粘度

動力粘度的單位和量綱

動力粘度的SI物理單位是帕斯卡秒，CGS單位是泊（P），以讓·泊肅葉命名。

1泊 = 0.1帕斯卡秒

1泊 = 100釐泊

動力粘度的量綱公式是$\mathrm{[M^1 L^{-1} T^{-1}]}$

動力粘度的表示和公式

我們知道動力粘度是一種幫助液體分子克服內部摩擦的力。因此，它等價於剪下應力與剪下速率變化之比。

$\mathrm{\mu=\frac{T}{Y}}$

其中$\mathrm{\mu}$是動力粘度

T是剪下應力

Y是剪下速率變化

運動粘度和動力粘度與密度的關係

運動粘度由下式給出：

$\mathrm{v=\frac{\mu}{\rho}}$

我們觀察到運動粘度與密度成反比，這意味著如果密度增加，運動粘度減小，反之亦然。

動力粘度由下式給出：

$\mathrm{\mu=\frac{T}{Y}}$

從上述方程中，我們得出結論，運動粘度與動力粘度成正比，與密度成反比。這意味著動力粘度也與密度成正比。

粘度的應用

• 粘度的知識有助於我們瞭解哪種潤滑劑或油適合機器和發動機。

• 粘度係數用於計算有機液體的分子量。

• 它還在製藥行業中用於生產咳嗽糖漿等藥物。

• 粘度在油漆和清漆的生產中也起著重要作用。它們的粘度係數也得到維持，以便於塗抹在牆壁上。

• 在選擇食用油時，它是一個特徵，直接影響我們的健康。

• 粘度還在印刷油墨的生產中得到應用。

結論

當我們僅討論流體在重力作用下的整體流動時，運動粘度就起作用。當我們討論流體中相鄰粒子在除重力之外的外力作用下的內阻時，動力粘度就起作用。在本教程中，我們瞭解到粘度有兩種型別，即運動粘度和動力粘度。以及它們如何與密度相關，以及它們在不同行業以及我們日常生活中的應用。

常見問題

Q1. 什麼是絕對粘度？

A：剪應力（單位面積上的力）與速度梯度的比值稱為動力粘度。它也稱為絕對粘度。

Q2. 運動粘度如何依賴於溫度？

A：粘度取決於溫度，溫度變化會改變流體的體積，從而改變流體的密度。因此，給定流體的粘度會發生變化。

Q3. 運動粘度的意義是什麼？

A：運動粘度表示流體在給定溫度下，僅在重力作用下，在給定時間內透過給定面積橫截面的能力。

Q4. 動力粘度的意義是什麼？

A：動力粘度表示流體在給定溫度下，在除重力之外的外力作用下，在給定時間內透過給定面積橫截面的能力。

Q5. 什麼是牛頓流體和非牛頓流體？

A：對於理想流體，在恆定溫度下粘度保持不變，即在恆定溫度下，它不會隨著剪下應力（或壓力）而變化，例如水。但在非牛頓流體中，如番茄醬，即使溫度保持不變，其粘度在短時間內也會因剪下應力而發生巨大變化。