Словарь научных терминов
Вискозиметрия

ВИСКОЗИМЕТРИЯ (от лат. viscosus - клейкий, вязкий и греч. metred - измеряю), совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. При абс. измерениях проводят независимые параллельные определения касательного напряженияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/1/9/4219.jpegи скорости сдвигаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/0/4220.jpeg при течении исследуемой среды; вязкостьhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/1/4221.jpegвычисляют по ф-леhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/2/4222.jpeg При относит. измерениях результаты определения параметра, зависящего от вязкости, сравнивают с результатом, полученным при аналогичной процедуре определения того же параметра для жидкости (или газа) известной вязкости. В случае неньютоновских жидкостей определяемая величинаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/3/4223.jpeg наз. эффективной или кажущейся вязкостью (т.к. она зависит отhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/4/4224.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/5/4225.jpeg). При этом измерения необходимо выполнять при разл. скоростях деформации. Ниж. предела изменения скорости не существует; верх. предел связан с возникновением неустойчивости потока, напр. для маловязких сред - с появлением инерц. турбулентности, для полимерных систем - с упругими деформациями.

В. основывается на двух эксперим. принципах: измеряется сопротивление движению, обусловленное вязкостью среды, либо при протекании исследуемого в-ва в канале той или иной геометрич. формы, либо при движении твердого тела в среде, вязкость к-рой определяют. наиб. распространены капиллярная, ротационная, вибрационная В., метод падающего шарика, пенетрация и пластометрия.

В капиллярной В. измеряют перепад давленияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/6/4226.jpeg между концами капилляра и соответствующую объемную скорость истечения Q при ламинарном течении исследуемой жидкости через капиллярный канал длиной L c известной и постоянной формой поперечного сечения. Обычно применяют цилиндрич. трубку с внутр. радиусом R. Вязкость рассчитывают по ф-ле Гагена - Пуазейля:http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/7/4227.jpeghttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/8/4228.jpeg . Реже используется плоскощелевой канал шириной b и высотойhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/2/9/4229.jpeg; тогдаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/0/4230.jpeg , Для ньютоновской жидкостиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/1/4231.jpeg= const и, следовательно,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/2/4232.jpeg= const; для неньютоновской жидкости эффективная вязкость зависит от условий эксперимента. Обычно измеряют Q приhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/3/4233.jpeg = const (метод постоянного давления) либоhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/4/4234.jpeg при Q = const (метод постоянного расхода), хотя есть приборы, в к-рых в ходе эксперимента непрерывно изменяется какhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/5/4235.jpeg , так и Q. При измерении вязкости газов учитывают изменение давления вдоль капилляра (в случае практически несжимаемых жидкостей влиянием давления можно пренебречь).

Часто используют вариант капиллярной В., в к-ром характеристикой вязкости служит продолжительность истечения определенного (стандартизованного) объема жидкости под действием собственного веса через калиброванный капилляр. С помощью этого метода определяют вязкость нефтепродуктов, молекулярную массу полимеров и т.д. Поскольку сопротивление протеканию среды по капилляру зависит не только от ее вязкости, в ф-лы, используемые для расчетаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/6/4236.jpeg, вводят поправки, к-рые учитывают возможные погрешности, связанные, напр., с изменением кинетич. энергии струи, с накоплением упругой энергии, разогревом системы.

В ротационной В. измеряют крутящий момент М и угловую скорость вращенияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/7/4237.jpeg В одном из осн. вариантов метода слой исследуемой жидкости высотой Н находится между двумя коаксиальными цилиндрами с внутр. радиусами Ri и Rо (Ri < Ro)к-рые вращаются один относительно другого. Вязкость вычисляется по ф-ле Маргулеса:http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/8/4238.jpeg , гдеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/9/4239.jpeg=R0 /Ri. Обычно зазор между цилиндрами мал [(R0 — Ri)/R0http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/0/4240.jpeg1], что обеспечивает однородность условий деформирования в исследуемом образце. В этом осн. преимущество ротационной В. перед капиллярной, поскольку в капилляре неизбежно распределение скоростей и напряжений по радиусу канала. Если наружный цилиндр отсутствуетhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/1/4241.jpeg , вязкость вычисляют по ф-ле:http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/2/4242.jpeg. Образец можно помещать также между конусом и плоскостью, между двумя конусами или сферами. Для ньютоновских жидкостейhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/3/4243.jpeg= const. При расчетеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/4/4244.jpegвводят всевозможные поправки, в первую очередь на краевые эффекты.

Вибрационная В. основана на измерении сопротивления колебательному (с постоянной частотой) движению тела в исследуемой среде. Часто определяют скорость затухания колебаний (или интенсивность поглощения энергии колебаний). Этот метод особенно удобен для измерения вязкости расплавов металлов и солей при высоких т-рах и других сред, в к-рых колебания затухают сравнительно медленно.

В лаб. практике распространен простой метод падающего шарика, основанный на измерении скорости U равномерного падения шарика в исследуемой среде. Вязкость вычисляют по ф-ле Стокса:http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/5/4245.jpeg где dl и d2- соотв. плотности материала, из к-рого изготовлен шарик, и среды, R - радиус шарика,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/6/4246.jpeg-ускорение своб. падения. При этом необходимо вводить поправки на инерц. эффект и на влияние стенок сосуда, в к-ром производятся измерения. В разл. вариантах этого метода вместо шарика используют тела иной формы (напр., цилиндр), исследуют не своб. падение, а скатывание шарика по стенке цилиндрич. трубки (относит. метод). Метод особенно удобен для измерения вязкости под давлением.

Для измерения вязкости высоковязких сред применяют методы пенетрации и пластометрии. В первом случае в среду вдавливают твердое тело (напр., конус, цилиндр, сферу) и по скорости его движения или величине приложенного усилия судят о вязкости. В методах второй группы исследуют: сдвиговое течение жидкости между двумя плоскопараллельными пластинками, смещающимися одна параллельно другой; растекание жидкости при сдавливании двух плоскопараллельных пластинок ("сжимающие пластометры"); т. наз. телескопич. сдвиг, состоящий в том, что исследуемую жидкость помещают между соосными цилиндрами, один из к-рых движется вдоль их общей оси. Во всех пластометрич. методах о вязкости судят по отношению силы, вызывающей движение твердого тела, к скорости его движения.

Для высоковязких неньютоновских сред измеряют также продольную вязкостьhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/7/4247.jpeg, равную отношению растягивающего напряжения к градиенту скорости при одноосном растяжении образца. В случае ньютоновских жидкостей нет необходимости специально определять продольную вязкость, т.к. для них выполняется закон Трутона:http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/8/4248.jpeg

Очень широкий диапазон значений вязкости (от ~ 10-5 Па*с у газов до ~1012 Па*с у стеклующихся жидкостей), необходимость выполнения измерений при разных т-рах и давлениях, а также для сред с разл. св-вами (сжиженные газы, агрессивные к-ты и щелочи, расплавленные металлы и соли, полимеры, коллоидные системы и др.) обусловливают огромное разнообразие конструкций вискозиметров. В. часто сочетается с измерениями др. реологич. св-в жидкостей (см. Реология).

При прецизионных измерениях вязкости погрешность может составлять 0,1%; в большинстве случаев погрешность ~ 1%; в техн. приложениях допускаются еще более грубые измерения. Поверку вискозиметров (т.е. установление правильности градуировочных характеристик или их возобновление) обычно проводят с помощью относит. измерений с использованием стандартных жидкостей известной вязкости. наиб. точный эталон в В. - дистиллированная вода, вязкость к-рой при 20 °С составляет 1,002 мПа*с.

Лит.: Малкин А. Я., Чалых А. Е., Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, М., 1979. А. Я. Малкин.


1-винил-2-пирролидон В массе Вагнера реакция Вагнера-меервейна перегруппировки Вазелины Вазопрессин Вакуум Вакуумметры Вакуумформование полимеров Валентность Валентные углы Валентных связей метод Валериановые кислоты Валин Валлаха перегруппировка Вальденовское обращение Вальтерилацетат Вальцевание полимеров Ван слайка метод Ван-дер-ваальса уравнение Ван-дер-ваальсово взаимодействие Ван-дер-ваальсовы кристаллы Ван-дер-ваальсовы радиусы Ванадатометрия Ванадаты Ванадий Ванадийорганические соединения Ванадия галогениды Ванадия оксиды Ванилаль Ванилин Вариантность системы Вариационный метод Велера реакция Верапамил Вербенол и вербеной Вердазильные радикалы Вестерберга реакция Весы Ветиверилацетат Ветиверкетон Ветинон Вещества Вещество Взвешивание Взрыв Взрывоопасность Взрывчатые вещества Вибрационная техника Викасол Вильгеродта реакция Вильсмайера реакция Вильямсона синтез Винилазолы Винилацетат Винилацетилен Винилиденфторид Винилиденхлорид Винилиденхлорида сополимеры Виниловые мономеры Виниловые эфиры Виниловый спирт Винилогия Винилпиридиновые каучуки Винилпиридины Винилсульфоновые красители Винилфторид Винилхлорид Винилхлорида сополимеры Винипласт Винные кислоты Вириальное уравнение Вирирование фотографического изображения Висбрекинг Вискоза Вискозиметрия Вискозные волокна Висмут Висмута галогениды Висмута оксиды Висмута сульфиды Висмутолы Висмуторганические соединения Витамин Витамин d Витамин u Витамин в12 Витамин в2 Витамин в3 Витамин в6 Витамин вс Витамин е Витамин к Витамин н Витамин рр Витамин с Витамины Виттига реакция Виц.. Влагомеры и гигрометры Влагопроницаемость Влажность Внедрения реакция Внутреннее вращение молекул Внутренняя энергия Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия Вода Водно-угольные суспензии Воднодисперсионные краски Водоподготовка Водоразбавляемые лакокрасочные материалы Водород Водорода пероксид Водородная энергетика Водородный показатель Водородоподобные атомы Водостойкость Водоэмульсионные краски Возбужденные состояния Возгораемость Воздух Воздуха разделение Возмущений теория Волновая функция Волокна природные Волокна химические Волокниты Вольта-потенциал Вольтамперометрия Вольфа перегруппировка Вольфрам Вольфрама галогениды Вольфрама гексафторид Вольфрама карбиды Вольфрама оксиды Вольфрама сплавы Вольфрама сульфиды Вольфраматы Вольфрамовые кислоты Вольфраморганйческие соединения Воля-циглера реакция Воски Воспламенение Воспламенение в пожарном деле Воспламенительные составы Восстановители Восстановительное аминйрование Восстановление Вращательные спектры Вревского законы Всесоюзное химическое общество Вспышки температура Втор.. Второе начало термодинамики Вуда сплав Вудворда реактив Вудворда реакция Вудворда-хофмана правила Вулканизация Вымораживание Выпаривание Вырождение энергетических уровней Высаливание Высокомодульные волокна Высокомолекулярные соединения Высокочастотное титрование Высокоэластическое состояние Высшие жирные кислоты Высшие жирные спирты Выщелачивание Вюрца реакция Вяжущие лекарственные средства Вяжущие материалы Вязкость Вязкотекучее состояние