运动粘度和动力粘度的区别

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简介

如果你曾经尝试过将蜂蜜瓶倒置取出来，你会感觉到它很粘稠。这是由于蜂蜜的高粘度。而当从瓶中倒出番茄酱时，它需要更长的时间才能流出，并且需要额外的瞬时力（通过挤压或喷射）。这是因为番茄酱也很粘稠。但两种情况下起作用的粘度并不相同。在第一种情况下，只有重力作用时，存在运动粘度；在第二种情况下，当你通过挤压施加外力时，动力粘度起作用。现在让我们详细了解一下什么是粘度，以及运动粘度和动力粘度之间有什么区别。它们的单位、表示方法以及它们之间的关系。

什么是粘度？

在流体（液体或气体）中，对流动的阻力（或摩擦力）称为粘度。它是由流体实体之间的相互作用引起的。给定的温度和压力是给定流体的特征。粘度有两种类型：运动粘度和动力粘度。对于给定的流体，粘度随温度而变化。在液体中，通常粘度随温度升高而增加，而在气体中，粘度随温度升高而降低。在数学上，粘度可以通过以下公式估算：

$\mathrm{\eta=\frac{剪应力}{速度梯度}}$

剪应力是力与面积之比。而速度梯度$\mathrm{\frac{dv}{dx}}$是速度变化率。因此，公式由以下给出：

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

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

其中$\mathrm{\eta=粘度系数。}$

F是力，A是面积。

$\mathrm{\frac{dv}{dx}}$是速度梯度。

什么是运动粘度？

当流体仅在重力作用下流动时，针对重力的流动阻力称为运动粘度。它取决于质量密度，即流体质量与流体体积之比。它被测量为动力粘度除以质量密度。它仅与流体在重力作用下的整体流动有关。

运动粘度的单位和量纲

运动粘度的单位是$\mathrm{m^2 sec^{-1}}$

CGS单位斯托克斯（stoke）仍然被广泛使用

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

$\mathrm{1\:stoke=10^{2} \:厘斯托克斯}$

量纲是$\mathrm{[M^0 L^2 T^{-1}]}$

运动粘度的表示和公式

运动粘度用希腊字母ν表示，读作“nu”。液体的运动粘度公式如下所示：

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

其中ν=运动粘度

$\mathrm{\mu}$动力粘度

$\mathrm{\rho}$液体密度

从上述表达式中，我们观察到运动粘度是动力粘度与液体密度之比。

什么是动力粘度？

它是剪应力（单位面积上的力）与速度梯度的比值。在流体经过固体表面的稳定流动中，速度随距离表面限制距离变化的速率称为速度梯度。它与流体中相邻粒子在除重力之外的外力作用下的内阻有关。

图2：动力粘度

动力粘度的单位和量纲

动力粘度的SI物理单位是帕斯卡秒，CGS单位是泊（P），以让·泊肃叶命名。

1泊 = 0.1帕斯卡秒

1泊 = 100厘泊

动力粘度的量纲公式是$\mathrm{[M^1 L^{-1} T^{-1}]}$

动力粘度的表示和公式

我们知道动力粘度是一种帮助液体分子克服内部摩擦的力。因此，它等价于剪切应力与剪切速率变化之比。

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

其中$\mathrm{\mu}$是动力粘度

T是剪切应力

Y是剪切速率变化

运动粘度和动力粘度与密度的关系

运动粘度由下式给出：

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

我们观察到运动粘度与密度成反比，这意味着如果密度增加，运动粘度减小，反之亦然。

动力粘度由下式给出：

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

从上述方程中，我们得出结论，运动粘度与动力粘度成正比，与密度成反比。这意味着动力粘度也与密度成正比。

粘度的应用

• 粘度的知识有助于我们了解哪种润滑剂或油适合机器和发动机。

• 粘度系数用于计算有机液体的分子量。

• 它还在制药行业中用于生产咳嗽糖浆等药物。

• 粘度在油漆和清漆的生产中也起着重要作用。它们的粘度系数也得到维持，以便于涂抹在墙壁上。

• 在选择食用油时，它是一个特征，直接影响我们的健康。

• 粘度还在印刷油墨的生产中得到应用。

结论

当我们仅讨论流体在重力作用下的整体流动时，运动粘度就起作用。当我们讨论流体中相邻粒子在除重力之外的外力作用下的内阻时，动力粘度就起作用。在本教程中，我们了解到粘度有两种类型，即运动粘度和动力粘度。以及它们如何与密度相关，以及它们在不同行业以及我们日常生活中的应用。

常见问题

Q1. 什么是绝对粘度？

A：剪应力（单位面积上的力）与速度梯度的比值称为动力粘度。它也称为绝对粘度。

Q2. 运动粘度如何依赖于温度？

A：粘度取决于温度，温度变化会改变流体的体积，从而改变流体的密度。因此，给定流体的粘度会发生变化。

Q3. 运动粘度的意义是什么？

A：运动粘度表示流体在给定温度下，仅在重力作用下，在给定时间内通过给定面积横截面的能力。

Q4. 动力粘度的意义是什么？

A：动力粘度表示流体在给定温度下，在除重力之外的外力作用下，在给定时间内通过给定面积横截面的能力。

Q5. 什么是牛顿流体和非牛顿流体？

A：对于理想流体，在恒定温度下粘度保持不变，即在恒定温度下，它不会随着剪切应力（或压力）而变化，例如水。但在非牛顿流体中，如番茄酱，即使温度保持不变，其粘度在短时间内也会因剪切应力而发生巨大变化。