Вискозиметрия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Вискозиметрия (от лат. viscosus - клейкий, вязкий и греч. metreo - измеряю) - совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. Приборы, используемые в вискозиметрии, наз. вискозиметрами. Большой диапазон значений динамич. вязкости

(от ~ 10^-6для газов до ~10¹² Па*с для расплавов пластмасс и эластомеров) и свойств исследуемых сред обусловили разнообразие методов вискозиметрии и вискозиметров, позволяющих измерять

при темп-pax от неск. К до св. 1500 К и давлениях до 1 ГПа, а также

сжиженных газов и расплавленных металлов, агрессивных, ядовитых или нестабильных сред,

жидкостей в живом организме или в аппаратуре непосредственно в ходе технол. процесса и т. д.

Классификация методов вискозиметрии основана на геом. особенностях ламинарного течения, создаваемого для измерения т]. Наиб. широко распространена капиллярная вискозиметрия, в к-рой измеряется время истечения определ. объёма Q вещества через калиброванный капилляр под действием пост. давления р; по ф-ле Пуазёйля

, где r - радиус, l - длина капилляра. Ф-ла Пуазёйля справедлива для установившегося изотермич. потока в капилляре неогранич. длины, поэтому на практике приходится вводить поправки, отражающие специфич. особенности течения на входе капилляра и на выходе из него, изменение скорости струи, тепловые эффекты и т. д.

При ротационной вискозиметрии исследуемое вещество помещают между двумя коаксиальными цилиндрами или сферами или между плоскостью и конусом, ось вращения к-рого перпендикулярна плоскости, а вершина касается её. Одна из этих поверхностей вращается с частотой

и через вещество крутящий момент M передаётся др. поверхности; в этом случае , где С - приборная константа, выражающаяся через геом. размеры прибора - ротационного вискозиметра.

В методе падающего шарика измеряют скорость v установившегося движения шарика под действием силы тяжести, причём

, где

- плотность материала шарика,

- плотность жидкости (газа), К - приборная константа. Шарик может заменяться цилиндром или телом др. формы, а также катиться по стенке трубки, заполненной средой.

Вязкость измеряют также по сдвигу параллельных пластин, между к-рыми помещено исследуемое вещество. В этом случае

определяется скоростью v движения одной из пластин относительно другой под действием силы F:

, где h - расстояние между пластинами, S - площадь контакта образца с пластинами.

Вибрационные методы вискозиметрии основаны на измерении сопротивления периодич. колебаниям твёрдого тела в исследуемой среде либо скорости затухания колебаний выведенного из равновесия твёрдого тела, закреплённого на упругом подвесе и помещённого в исследуемую среду. Способы расчёта

по результатам вибрац. измерений зависят от конкретной геом. схемы прибора.

К наиб. распространённым условным методам вискозиметрии относится измерение скорости истечения исследуемой жидкости из воронки с калиброванным отверстием, определение крутящего момента при вращении шпинделя с наконечником произвольной конфигурации, помещённым в исследуемое вещество, и др.

Наиб. трудности вискозиметрии связаны с измерением вязкости т. н. аномально вязких продуктов (псевдопластичных сред,

к-рых уменьшается с ростом скорости сдвига, тиксотропных жидкостей,

к-рых зависит от продолжительности деформирования и т. д.). В этих случаях условия измерений

строго нормируются, а вискозиметры позволяют выполнять измерения в широких диапазонах варьирования условий течения. Расчётные методы перехода от результатов измерений к абс. характеристикам свойств вещества существенно усложняются, а относит. методы вискозиметрии становятся малопригодными из-за утраты подобия течения эталонного и исследуемого вещества.

Литература по вискозиметрии

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.