Kuo skiriasi dinaminis ir kinematinis klampumas?

Klampumas yra pagrindinė medžiagos savybė tiriant skysčio srautą bet kokiu atveju. Du dažniausiai pasitaikantys klampumo tipai yra dinaminis ir kinematinis. Ryšys tarp šių dviejų savybių yra labai paprastas.

Dinaminis klampumas (taip pat vadinamas absoliučiu klampumu) yra skysčio vidinio pasipriešinimo tekėjimui matas, o kinematinė klampa yra dinaminės klampos ir tankio santykis. Remiantis aukščiau pateikta išraiška, du skysčiai, turintys tą patį dinaminį klampumą, gali turėti labai skirtingą kinematinį klampumą priklausomai nuo tankio ir atvirkščiai. Todėl ne visada lengva suvokti šių dviejų medžiagų savybių fizinę prasmę.

Paprasčiau tariant, dinaminis klampumas suteikia informacijos apie jėgą, reikalingą tam, kad skystis tekėtų tam tikru greičiu, o kinematinis klampumas rodo, kaip greitai skystis teka, kai veikia tam tikra jėga.

Vidinis pasipriešinimas skysčio srautui (dinaminis klampumas) reiškia, kad išstumiant skystį veikia jėgos. Ši jėga (F) yra proporcinga:

1) Šlyties greitis (SR)

2) Paviršiaus plotas (A)

3) Dinaminis klampumas (η)

F=ηA ×SR

Aukščiau pateiktoje išraiškoje (Niutono klampos dėsnis) dinaminis klampumas naudojamas kaip proporcingumo konstanta tarp įtempių F/A ir deformacijos greičio arba šlyties greičio. Kitas būdas galvoti apie kinematinį klampumą yra suvokti, kad jis turi difuzijos koeficientą [cm 2 / s]. Dėl šios priežasties kinematinis klampumas kartais vadinamas impulsų difuziškumu, analogišku šilumos ir masės difuziškumui. Šia prasme dinaminis klampumas yra pagrindinė savybė, o kinematinė klampumas yra išvestinė savybė.

Istoriškai pasirinktas klampos matavimo metodas buvo kinematinis klampumas, nes jis neapima jėgos matavimo. Daugumoje „kinematinių“ viskozimetrų skysčio srautą lemia gravitacija (g). Šie metodai (kapiliaras, piltuvas...) tiesiog išmatuoja laiką, per kurį skystis praeina per tam tikrą geometriją. Tikslesni viskozimetrai priklauso nuo šlyties įtempio matavimo esant tam tikram šlyties greičiui. Tai leidžia išsamiau apibūdinti sudėtingų ne Niutono skysčių klampumo pirštų atspaudus (ty klampumą ir šlyties greitį).

Kitas skirtumas tarp šių dviejų savybių yra jų vienetų unikalumas. Dinaminio klampumo vienetai yra gerai MPa-s SI vienetais ir lygiaverčiai CP (centimetrai) CGS. Kita vertus, dažniausiai kinematinės klampos vienetai yra SI vienetai centimetrais per sekundę ir CGS centistokais (centimetro vamzdelis), tačiau tai taip pat priklauso nuo pramonės ar pritaikymo, ar jis matuojamas daugiau nei vienu savavališku vienetu. Taip yra su Saybolt Universal Seconds (SUS) naftos pramonėje, kur laikas, reikalingas 60 cm3 skysčio tekėti per kalibravimo vamzdelį 38 laipsnių kampu, naudojamas kaip klampumo matas. Kitas pavyzdys – „puodelio“ naudojimas norint išmatuoti laiką, per kurį tam tikras mėginys prateka per tam tikros geometrijos piltuvą. Šie metodai dažnai naudojami kaip klampos indekso matuokliai, nes jie neduoda nuoseklių rezultatų, kuriuos būtų galima dalytis skirtingoms laboratorijoms.

Taigi kurį turėtumėte naudoti? Jei jus domina molekulių sąveika, kurią galima paaiškinti mechaniniu įtempimu, dinaminis klampumas yra tinkamesnis. Pavyzdžiui, dinaminis klampumas gali nustatyti formulės pokyčių poveikį molekulinei sąveikai ir klampumui. Priešingai, kinematinis klampumas tapo standartu naftos pramonėje dėl kinematinės viskozimetro paprastumo. Dėl šios priežasties kinematinis klampumas yra patogesnis, kai domina skysčio judėjimas ir greičio laukai, nes jis neša informaciją apie judesio sklidimą, kurį sukelia trintis.