Kelekatan
Zat di atas memiliki kekentalan lebih rendah dari substansi di bawah ini
SI simbol:	μ , η
Satuan SI :	Pa · s = kg / ( s · m )
Turunan dari besaran lain:	μ = G · t

Continuum mekanika
Hukum [show]
Padat mekanik [show]
Mekanika zat cair dan gas [hide] Cairan Fluida statika · Fluida dinamika Tegangan permukaan Persamaan Navier-Stokes Viskositas: Newton , non-Newtonian
Reologi [show]
Ilmuwan [show]
v · d · e

Viskositas adalah ukuran resistensi suatu fluida yang menjadi cacat dengan baik geser atau tegangan tarik . Dalam istilah sehari-hari (dan untuk cairan saja), viskositas adalah "ketebalan" atau "gesekan internal". Jadi, air adalah "tipis", memiliki viskositas rendah, sedangkan madu adalah "tebal", memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, cairan kurang kental adalah, semakin besar kemudahan pergerakan (fluiditas). ^[1]
Viskositas menggambarkan resistensi internal fluida untuk mengalir dan dapat dianggap sebagai ukuran cairan gesekan . Sebagai contoh, tinggi viskositas magma felsic akan membuat tinggi curam Stratovolcano , karena tidak dapat mengalir jauh sebelum itu mendingin, sedangkan viskositas rendah lava mafik akan membuat lebar dangkal-miring gunung berapi tipe perisai . Semua fluida nyata (kecuali superfluids ) memiliki beberapa perlawanan terhadap stres dan oleh karena itu kental, tetapi cairan yang tidak memiliki ketahanan terhadap tegangan geser dikenal sebagai fluida ideal atau cairan inviscid.
Studi materi mengalir dikenal sebagai reologi , yang meliputi viskositas dan konsep terkait.

[ sunting ] Etimologi

Kata "viskositas" berasal dari bahasa Latin "Viscum alba", yang berarti putih mistletoe . Sebuah lem kental disebut pulut dibuat dari buah mistletoe dan digunakan untuk kapur-ranting untuk menangkap burung. ^[2]

[ sunting ] Properties dan perilaku

[ sunting ] Ikhtisar

Secara umum, dalam aliran apapun, lapisan yang berbeda bergerak pada kecepatan dan viskositas fluida muncul dari tegangan geser antara lapisan yang akhirnya menentang setiap gaya yang diberikan. Hubungan antara tegangan geser dan gradien kecepatan dapat diperoleh dengan mempertimbangkan dua pelat berdekatan pada jarak y, dan dipisahkan oleh sebuah homogen substansi. Dengan asumsi bahwa piring yang sangat besar, dengan luas A, sehingga efek tepi dapat diabaikan, dan bahwa pelat bawah adalah tetap, biarkan gaya F diterapkan pada pelat atas. Jika gaya ini menyebabkan substansi antara pelat untuk menjalani aliran geser dengan gradien kecepatan u / y (sebagai lawan hanya geser elastis sampai tegangan geser dalam substansi menyeimbangkan gaya yang diterapkan), substansi yang disebut fluida.
Kekuatan diterapkan adalah sebanding dengan luas dan gradien kecepatan pada cairan dan berbanding terbalik dengan jarak antara pelat. Menggabungkan tiga hasil hubungan dalam persamaan:

,

di mana μ adalah faktor proporsionalitas disebut viskositas dinamis.
Persamaan ini dapat dinyatakan dalam bentuk tegangan geser . Jadi seperti yang dinyatakan dalam diferensial bentuk dengan Isaac Newton untuk lurus, paralel aliran dan seragam, tegangan geser antara lapisan adalah sebanding dengan kecepatan gradien dalam arah tegak lurus ke lapisan:

Oleh karena itu, melalui metode ini, hubungan antara tegangan geser dan gradien kecepatan dapat diperoleh.
Perhatikan bahwa laju deformasi geser yang dapat juga ditulis sebagai kecepatan geser , .
James Clerk Maxwell disebut elastisitas viskositas buronan karena analogi yang deformasi elastis menentang tegangan geser dalam padatan , sementara di kental cairan , tegangan geser ditentang oleh laju deformasi.

[ sunting ] Jenis-jenis viskositas

Hukum Newton tentang viskositas, diberikan di atas, adalah persamaan konstitutif (seperti hukum Hooke , hukum Fick itu , hukum Ohm ). Ini bukan hukum dasar alam tetapi perkiraan yang memegang dalam beberapa bahan dan gagal pada orang lain. Non-Newtonian cairan memperlihatkan hubungan yang lebih rumit antara tegangan geser dan gradien kecepatan dari linearitas sederhana. Jadi terdapat beberapa bentuk viskositas:

• Newtonian : cairan, seperti air dan sebagian besar gas-gas yang memiliki viskositas konstan.
• Geser penebalan : viskositas meningkat dengan laju geser.
• Geser menipis : viskositas menurun dengan laju geser. Cairan pengencer geser sangat umum, tetapi menyesatkan, digambarkan sebagai thixotropic.
• Thixotropic : bahan yang menjadi kurang kental dari waktu ke waktu ketika terguncang, gelisah, atau stres.
• Rheopectic : bahan yang menjadi lebih kental dari waktu ke waktu ketika terguncang, gelisah, atau stres.
• Sebuah plastik Bingham adalah bahan yang berperilaku sebagai padatan pada tegangan rendah tetapi mengalir seperti cairan kental pada tegangan tinggi.
• Sebuah cairan magnetorheological adalah jenis "cairan pintar" yang bila terkena medan magnet, sangat meningkatkan viskositas yang tampak jelas, ke titik menjadi padat viskoelastik.

[ sunting ] koefisien Viskositas

Koefisien viskositas dapat didefinisikan dalam dua cara:

• Viskositas dinamis, juga viskositas mutlak, yang lebih biasa (unit khas Pa ° S, Ketenangan, P);
• Viskositas kinematik adalah viskositas dinamis dibagi dengan kepadatan (khas unit cm ² / s, Stokes, St).

Viskositas adalah kuantitas tensorial yang dapat diuraikan dengan cara yang berbeda menjadi dua komponen independen. Dekomposisi yang paling umum menghasilkan koefisien viskositas berikut:

• Viskositas geser, yang paling penting, sering disebut hanya sebagai viskositas, menggambarkan reaksi terhadap tegangan geser diterapkan; hanya menempatkan, itu adalah rasio antara tekanan yang diberikan pada permukaan cairan, dalam arah lateral atau horisontal, ke perubahan kecepatan cairan saat Anda bergerak ke dalam cairan (ini adalah apa yang disebut sebagai kecepatan gradien ).
• Volume viskositas (juga disebut viskositas massal atau viskositas kedua) menjadi penting hanya untuk efek seperti mana kompresibilitas fluida adalah penting. Contohnya, gelombang kejut dan suara propagasi. Ini muncul dalam hukum Stokes '(redaman suara) yang menggambarkan propagasi suara dalam cairan Newton .

Atau,

• Viskositas ekstensional , kombinasi linear dari viskositas geser dan massal, menggambarkan reaksi terhadap elongasi, banyak digunakan untuk karakterisasi polimer. Sebagai contoh, pada suhu kamar, air memiliki viskositas geser dinamis dari sekitar 1,0 x 10 ^-3 Pa ° S dan minyak motor sekitar 250 × 10 ^-3 Pa ° S. ^[3]

[ sunting ] Pengukuran Viskositas

Viskositas diukur dengan berbagai jenis Alat ukur kekentalan dan rheometers . Sebuah Rheometer digunakan untuk cairan tersebut yang tidak dapat didefinisikan oleh nilai tunggal viskositas dan karenanya memerlukan lebih banyak parameter harus ditetapkan dan diukur daripada kasus untuk suatu viskometer. Tutup kontrol suhu cairan adalah penting untuk pengukuran yang akurat, terutama di bahan seperti pelumas, viskositas yang dapat ganda dengan perubahan hanya 5 ° C.
Untuk beberapa cairan, viskositas adalah konstan atas berbagai suku geser ( fluida Newtonian ). Cairan tanpa viskositas konstan ( non-Newtonian cairan ) tidak dapat dijelaskan oleh satu nomor. Non-Newtonian cairan menunjukkan berbagai korelasi yang berbeda antara tegangan geser dan laju geser.
Salah satu instrumen yang paling umum untuk mengukur viskositas kinematik adalah viskometer kapiler kaca.
Dalam industri cat, viskositas umumnya diukur dengan gelas Zahn , di mana waktu efluks ditentukan dan diberikan kepada pelanggan. Waktu penghabisan juga dapat dikonversi ke viskositas kinematik (centistokes, cSt) melalui persamaan konversi.
Juga digunakan dalam cat, viskometer Stormer menggunakan beban berbasis rotasi dalam rangka untuk menentukan viskositas. Viskositas ini dilaporkan dalam unit Krebs (KU), yang unik untuk Alat ukur kekentalan Stormer.
Sebuah cangkir Ford viskositas mengukur laju aliran cairan. Ini, di bawah kondisi ideal, adalah sebanding dengan viskositas kinematik.
Alat ukur kekentalan bergetar juga dapat digunakan untuk mengukur viskositas. Model-model seperti getaran menggunakan Dynatrol daripada rotasi untuk mengukur viskositas.
Viskositas ekstensional dapat diukur dengan berbagai rheometers yang berlaku stres ekstensional .
Volume viskositas dapat diukur dengan Rheometer akustik .
Viskositas jelas adalah perhitungan berasal dari tes yang dilakukan pada fluida pengeboran digunakan dalam pengembangan sumur minyak atau gas. Perhitungan ini dan tes membantu insinyur mengembangkan dan memelihara sifat-sifat dari fluida pengeboran untuk spesifikasi yang dibutuhkan.

[ sunting ] Unit

[ sunting ] viskositas Dinamis

Simbol yang biasa untuk viskositas dinamis yang digunakan oleh para insinyur mekanik dan kimia - serta dynamicists cairan - adalah huruf Yunani mu (μ). ^{[4] [5] [6]} Para η simbol juga digunakan oleh kimiawan, fisikawan, dan IUPAC . ^[7]
Para SI unit fisik viskositas dinamis adalah pascal - kedua (Pa ° S), (setara dengan N ° s / m ^2, atau kg / (m ° S)). Jika fluida dengan viskositas satu Pa ° S ditempatkan di antara dua piring, dan satu piring didorong ke samping dengan tegangan geser satu pascal , bergerak jarak yang sama dengan ketebalan lapisan antara pelat dalam satu detik . Air pada 20 ° C memiliki viskositas 0,001002 Pa · s.
Para cgs unit fisik untuk viskositas dinamis adalah ketenangan ^[8] (P), bernama setelah Jean Louis Marie Poiseuille . Hal ini lebih sering diungkapkan, terutama di ASTM standar, sebagai centipoise (cP). Air pada 20 ° C memiliki viskositas 1,0020 cP.

1 P = 0,1 Pa ° S,

1 cP = 1 MPa ° S = 0,001 Pa · s.

[ sunting ] viskositas kinematis

Dalam banyak situasi, kita prihatin dengan rasio inersia kekuatan untuk gaya viskos (yaitu bilangan Reynolds, R e = V D / ν), mantan ditandai oleh cairan kerapatan ρ. Rasio ini dicirikan oleh viskositas kinematik (nu huruf Yunani, ν), didefinisikan sebagai berikut:

Satuan SI dari ν adalah m ² / s. Satuan SI dari ρ adalah kg / m ^3.
Para satuan cgs fisik untuk viskositas kinematik adalah stoke (St), dinamai George Stokes Gabriel . Kadang-kadang dinyatakan dalam centiStokes (cSt). Dalam penggunaan AS, memicu kadang-kadang digunakan sebagai bentuk tunggal.

1 St = 1 cm ^{2 · s -1} = 10 ^-4 m ^{2 · s -1.}

1 cSt = 1 mm ^{2 · s -1} = 10 ^-6 m ^{2 · s -1.}

Air pada 20 ° C memiliki viskositas kinematik dari sekitar 1 cSt.
Viskositas kinematik kadang-kadang disebut sebagai difusivitas momentum, karena itu adalah analog dengan difusivitas panas dan difusivitas massa . Oleh karena itu digunakan dalam nomor berdimensi yang membandingkan rasio diffusivities.

Kelenturan

Para timbal balik viskositas fluiditas, biasanya dilambangkan dengan φ = 1 / μ atau F = 1 / μ, tergantung pada konvensi yang digunakan, diukur dalam ketenangan timbal balik ( cm · s · g ^-1), kadang-kadang disebut RHE tersebut. Kelenturan jarang digunakan dalam rekayasa praktek.
Konsep fluiditas dapat digunakan untuk menentukan viskositas dari suatu solusi yang ideal . Selama dua komponen a dan b, fluiditas ketika a dan b adalah campuran

yang hanya sedikit lebih sederhana dari persamaan setara dalam hal viskositas:

di mana _a dan χ χ _b adalah fraksi mol komponen a dan b masing-masing, dan μ _a dan _b μ adalah viskositas komponen murni.

  Non-standar unit

Para Reyn adalah satuan Inggris viskositas dinamis.
Indeks Viskositas adalah ukuran atas perubahan viskositas kinematik dengan suhu. Hal ini digunakan untuk mengkarakterisasi minyak pelumas dalam industri otomotif.
Pada suatu waktu industri minyak mengandalkan pada pengukuran viskositas kinematik dengan menggunakan viskometer Saybolt, dan mengekspresikan viskositas kinematik dalam satuan detik Saybolt Universal (SUS). ^[9] singkatan lain seperti SSU (Saybolt Universal Detik) atau SUV (Saybolt Universal viskositas) kadang-kadang digunakan. Viskositas kinematik dalam centistoke dapat dikonversi dari SUS sesuai dengan aritmatika dan tabel referensi yang diberikan dalam ASTM D 2161. ^[10]

  asal Molekuler

Viskositas dari suatu sistem ditentukan oleh bagaimana molekul yang merupakan sistem berinteraksi. Tidak ada ekspresi sederhana namun tepat untuk viskositas dari suatu fluida. Ekspresi yang tepat yang paling sederhana adalah hubungan Kubo Hijau untuk viskositas geser linier atau Transient Waktu Korelasi Fungsi ekspresi diperoleh oleh Evans dan Morriss pada tahun 1985. Meskipun masing-masing ekspresi yang tepat dalam rangka untuk menghitung viskositas cairan padat, menggunakan hubungan memerlukan penggunaan dinamika molekuler simulasi komputer.

  Gas

Viskositas dalam gas muncul terutama dari difusi molekul yang mengangkut momentum antara lapisan aliran. Teori kinetik gas memungkinkan prediksi yang akurat dari perilaku viskositas gas.
Dalam rezim di mana teori ini berlaku:

• Viskositas adalah independen dari tekanan dan
• Viskositas meningkat seiring kenaikan suhu. ^[12]

James Clerk Maxwell yang terkenal menerbitkan sebuah makalah pada tahun 1866 menggunakan teori kinetik gas untuk mempelajari viskositas gas. ^[13] Untuk memahami mengapa viskositas adalah independen dari tekanan, mempertimbangkan dua lapisan batas yang berdekatan (A dan B) yang bergerak dengan menghormati satu sama lain. Gesekan internal (viskositas) dari gas ditentukan oleh probabilitas sebuah partikel dari lapisan A B memasuki layer dengan transfer yang sesuai momentum. Maxwell perhitungan menunjukkan bahwa koefisien viskositas adalah sebanding dengan kerapatan, jalan bebas rata-rata dan kecepatan rata-rata atom. Di sisi lain, jalan bebas rata-rata berbanding terbalik dengan kerapatan. Jadi peningkatan tekanan tidak mengakibatkan perubahan apapun viskositas.

  Hubungan berarti jalan bebas dari partikel menyebarkan

Dalam kaitannya dengan difusi, viskositas kinematik memberikan pemahaman lebih baik tentang perilaku transportasi massal spesies encer. Viskositas berhubungan dengan tegangan geser dan tingkat geser dalam cairan, yang menggambarkan ketergantungan terhadap mean free path, λ, dari partikel-partikel menyebarkan.
Dari mekanika fluida , untuk fluida Newtonian , yang tegangan geser , τ, pada satuan luas yang bergerak sejajar dengan dirinya sendiri, adalah ditemukan sebanding dengan laju perubahan kecepatan dengan jarak tegak lurus ke daerah satuan:

untuk satuan luas sejajar dengan bidang xz, bergerak sepanjang sumbu x. Kami akan menurunkan formula ini dan menunjukkan bagaimana μ berhubungan dengan λ.
Menafsirkan tegangan geser sebagai laju perubahan terhadap waktu dari momentum , p, per satuan luas A (tingkat fluks momentum) dari permukaan kontrol yang sewenang-wenang memberi

mana adalah kecepatan rata-rata sepanjang x molekul cairan memukul satuan luas, sehubungan dengan satuan luas.
Manipulasi lebih lanjut akan menunjukkan ^[14]

, Dengan asumsi bahwa molekul memukul satuan luas datang dari semua jarak antara 0 dan λ (merata), dan bahwa kecepatan rata-rata mereka berubah linear dengan jarak (selalu berlaku untuk λ cukup kecil). Dari berikut:

mana

adalah tingkat massa fluida memukul permukaan,

ρ adalah densitas fluida,

u adalah kecepatan molekul rata-rata ( ),

μ adalah viskositas dinamis.

  Pengaruh temperatur terhadap viskositas gas

Rumus Sutherland dapat digunakan untuk menurunkan viskositas dinamis dari gas ideal sebagai fungsi dari suhu: ^[15]

Hal ini pada gilirannya sama dengan

mana adalah sebuah konstanta.

dalam rumus Sutherland:

• μ = viskositas dinamis (Pa ° S) pada suhu T masukan,
• μ ₀ = referensi viskositas dalam (Pa ° S) pada suhu acuan T _0,
• T = temperatur dalam kelvin masukan,
• T ₀ = suhu referensi di kelvin,
• C = Sutherland konstan untuk bahan gas dalam pertanyaan.

Berlaku untuk suhu antara 0 <T <555 K dengan kesalahan karena tekanan kurang dari 10% di bawah 3,45 MPa.
Sutherland konstan dan suhu referensi untuk beberapa gas

Gas	C [K]	T 0 [K]	μ 0 [ΜPa s]
udara	120	291.15	18.27
nitrogen	111	300.55	17.81
oksigen	127	292.25	20.18
karbon dioksida	240	293.15	14.8
karbon monoksida	118	288.15	17.2
hidrogen	72	293.85	8.76
amonia	370	293.15	9.82
sulfur dioksida	416	293.65	12.54
helium	79.4 [16]	273	19 [17]

Lihat juga [1] .

  Viskositas gas encer

Para Persamaan Chapman Enskog- ^[18] dapat digunakan untuk memperkirakan viskositas untuk gas encer. Persamaan ini didasarkan pada asumsi semi-teoritis oleh Chapman Enskog dan. Persamaan memerlukan tiga parameter ditentukan secara empiris: diameter tabrakan (σ), energi maksimum tarik dibagi dengan konstanta Boltzmann (є / к) dan tabrakan integral (ω (T ^*)).

dengan

• T ^* = κT / ε - suhu berkurang (berdimensi),
• μ ₀ = viskositas gas encer (μPa.s),
• M = massa molekul (g / mol),
• T = temperatur (K),
• σ = diameter tabrakan (Å),
• ε / κ = energi maksimum tarik dibagi dengan konstanta Boltzmann (K),
• _{μ ω} = integral tabrakan.

  Cairan

Dalam cairan, pasukan tambahan antara molekul menjadi penting. Hal ini menyebabkan kontribusi tambahan untuk tegangan geser meskipun mekanisme yang tepat dari ini masih kontroversial ^{[. rujukan? ]} Jadi, dalam cairan:

• Viskositas adalah independen dari tekanan (kecuali pada tekanan yang sangat tinggi), dan
• Viskositas cenderung turun dengan meningkatnya suhu (misalnya, viskositas air pergi dari 1,79 menjadi 0,28 cP cP pada kisaran suhu dari 0 ° C sampai 100 ° C); melihat ketergantungan suhu viskositas cairan untuk lebih jelasnya.

Viskositas dinamis cairan biasanya beberapa kali lipat lebih tinggi daripada viskositas dinamis gas.

Viskositas campuran cairan

Viskositas dari campuran dari dua atau lebih cairan dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan Refutas ^[19] . Perhitungan dilakukan dalam tiga langkah.
Langkah pertama adalah menghitung Nomor Viskositas Blending (VBN) (juga disebut Indeks Viskositas Blending) dari setiap komponen dari campuran:

(1)  

dimana v adalah viskositas kinematik dalam centistokes (cSt). Adalah penting bahwa viskositas kinematik dari tiap komponen campuran diperoleh pada temperatur yang sama.
Langkah berikutnya adalah menghitung VBN campuran, menggunakan persamaan ini:

(2)  

di mana x _X adalah fraksi massa dari masing-masing komponen campuran.
Setelah pencampuran viskositas jumlah campuran telah dihitung menggunakan persamaan (2), langkah terakhir adalah untuk menentukan viskositas kinematik dari campuran dengan memecahkan persamaan (1) untuk v:

(3)  

mana _Blend VBN adalah viskositas campuran jumlah campuran.

 Viskositas zat dipilih

Viskositas udara dan air yang jauh dua bahan yang paling penting untuk aerodinamika penerbangan dan dinamika fluida pengiriman. Suhu memainkan peran utama dalam menentukan viskositas.

Viskositas udara

Viskositas udara sebagian besar tergantung pada suhu. Pada 15,0 ° C, viskositas udara 1,78 × 10 ^-5 kg / (m ° S), 17,8 × 1,78 μPa.s atau 10 ^-5 Pa.s.. Satu bisa mendapatkan viskositas udara sebagai fungsi temperatur dari Gas Kalkulator Viskositas

Viskositas air

Para dinamis Viskositas air adalah 8,90 × 10 ^-4 Pa · s atau 8,90 × 10 ^-3 ° S dyn / cm ² atau 0,890 cP pada sekitar 25 ° C
Air memiliki viskositas 0,0091 poise pada 25 ° C, atau 1 centipoise pada 20 ° C.
Sebagai fungsi dari temperatur T (K): (Pa ° S) = A x 10 ^{B / (T - C)}
dimana A = 2,414 × 10 ^-5 Pa ° S, B = 247,8 K; dan C = 140 K. ^[20]
Viskositas air cair pada temperatur yang berbeda sampai ke titik didih normal tercantum di bawah ini.

Suhu [° C]	Kelekatan [MPa ° S]
10	1.308
20	1.002
30	0.7978
40	0.6531
50	0.5471
60	0.4668
70	0.4044
80	0.3550
90	0.3150
100	0.2822

 Viskositas dari berbagai bahan

Beberapa viskositas dinamis fluida Newtonian tercantum di bawah ini:

Viskositas gas dipilih pada 100 kPa, [μPa ° S] Gas pada 0 ° C (273 K) pada 27 ° C (300 K) [21] udara 17.4 18.6 hidrogen 8.4 9.0 helium 20.0 argon 22.9 xenon 21.2 23.2 karbon dioksida 15.0 metana 11.2 etana 9.5 Viskositas cairan dengan komposisi variabel Cairan Kelekatan [Pa ° S] Kelekatan [CP] madu 2-10 2,000-10,000 tetes 5-10 5,000-10,000 cair kaca 10-1,000 10,000-1,000,000 sirup cokelat 10-25 10,000-25,000 cair coklat * 45-130 [22] 45,000-130,000 kecap * 50-100 50,000-100,000 lemak babi ≈ 100 ≈ 100.000 selai kacang * ≈ 250 ≈ 250.000 memperpendek * ≈ 250 ≈ 250.000

Viskositas cairan pada 25 ° C Cair (): Kelekatan [Pa ° S] Kelekatan [CP = mPa ° S] aseton [23] 3,06 × 10 -4 0.306 benzena [23] 6,04 × 10 -4 0.604 darah (37 ° C) [24] (3-4) × 10 -3 3-4 minyak kastor [23] 0.985 985 sirup jagung [23] 1.3806 1380.6 etanol [23] 1,074 × 10 -3 1.074 etilena glikol 1,61 × 10 -2 16.1 gliserol [25] 1,2 (pada 20 ° C ) 1200 HFO-380 2.022 2022 merkuri [23] 1,526 × 10 -3 1.526 metanol [23] 5,44 × 10 -4 0.544 oli motor SAE 10 (20 ° C) [12] 0.065 65 oli motor SAE 40 (20 ° C) [12] 0.319 319 nitrobenzena [23] 1,863 × 10 -3 1.863 nitrogen cair @ 77K 1,58 × 10 -4 0.158 propanol [23] 1,945 × 10 -3 1.945 minyak zaitun .081 81 nada 2.3e8 2.3e11 quark-gluon plasma [26] 0 0 asam sulfat [23] 2.42 × 10 -2 24.2 air 8,94 × 10 -4 0.894

* Bahan-bahan ini sangat non-Newtonian .

Viskositas lumpur

Istilah bubur desain campuran dari partikel cair dan padat yang mempertahankan fluiditas beberapa. Viskositas bubur dapat digambarkan sebagai relatif terhadap viskositas fase cair:

di mana μ _s dan _l μ adalah masing-masing viskositas dinamis dari lumpur dan cair (Pa ° S), dan _r μ adalah viskositas relatif (berdimensi).
Tergantung pada ukuran dan konsentrasi dari partikel padat, ada beberapa model yang menggambarkan viskositas relatif sebagai fungsi dari fraksi volume partikel padat ɸ.
Dalam kasus konsentrasi yang sangat rendah partikel halus, persamaan Einstein ^[27] dapat digunakan:

Dalam kasus konsentrasi yang lebih tinggi, sebuah persamaan dimodifikasi diusulkan oleh Guth dan Simha ^[28] yang memperhitungkan interaksi antara partikel memperhitungkan padat:

Modifikasi lebih lanjut dari persamaan ini diusulkan oleh Thomas ^[29] dari pemasangan data empiris:

di mana A = 0,00273 dan B = 16,6.
Dalam kasus konsentrasi yang sangat tinggi, lain persamaan empiris yang diusulkan oleh Kitano et al. ^[30] :

dimana A = 0,68 untuk partikel sferis halus.

Viskositas padatan

Atas dasar bahwa semua padatan seperti granit ^[31] aliran dalam menanggapi kecil tegangan geser , beberapa peneliti ^[32] berpendapat bahwa zat yang dikenal sebagai padatan amorf , seperti kaca dan banyak polimer , dapat dianggap memiliki viskositas. Hal ini telah menyebabkan beberapa pandangan bahwa padatan hanya " cairan "dengan viskositas yang sangat tinggi, biasanya lebih besar dari 10 ¹² Pa · s. Posisi ini sering diadopsi oleh pendukung kesalahpahaman luas bahwa aliran kaca dapat diamati di bangunan tua. Distorsi ini adalah hasil dari proses pembuatan kaca berkembang era sebelumnya, dan bukan karena viskositas dari kaca. ^[33]
Namun, yang lain berpendapat bahwa padatan , secara umum, elastis untuk menekankan kecil sementara cairan tidak. ^[34] Bahkan jika padatan mengalir pada tegangan yang lebih tinggi, mereka ditandai dengan rendah stres perilaku mereka. Perbedaan ini kacau jika pengukuran yang berlanjut selama periode waktu yang lama, seperti percobaan penurunan pitch . Viskositas mungkin merupakan karakteristik yang sesuai untuk padatan dalam plastik rezim. Situasi menjadi agak bingung sebagai viskositas istilah kadang-kadang digunakan untuk bahan padat, misalnya bahan Maxwell , untuk menggambarkan hubungan antara stres dan laju perubahan strain, bukan laju geser.
Perbedaan-perbedaan ini mungkin sebagian besar diselesaikan dengan mempertimbangkan persamaan konstitutif dari bahan yang bersangkutan, yang memperhitungkan kental dan perilaku elastis. Bahan yang baik viskositas mereka dan elastisitas mereka adalah penting dalam berbagai tertentu dan tingkat deformasi deformasi disebut viskoelastik . Dalam geologi , bahan bumi yang menunjukkan deformasi viskos setidaknya tiga kali lebih besar daripada deformasi elastis mereka kadang-kadang disebut rheids .

  Viskositas bahan amorf

Aliran viskos dalam bahan amorf (misalnya dalam gelas dan mencair) ^{[36] [37] [38]} adalah proses termal diaktifkan:

dimana Q adalah energi aktivasi, T adalah suhu, R adalah konstanta gas molar dan A adalah kira-kira konstan.
Aliran viskos di bahan amorf ini ditandai oleh penyimpangan dari tipe Arrhenius perilaku: Q perubahan dari nilai Q yang tinggi _H pada suhu rendah (di negara kaca) untuk _L Q nilai yang rendah pada suhu tinggi (dalam keadaan cair) . Tergantung pada perubahan ini, bahan amorf diklasifikasikan sebagai

• kuat ketika: Q _H - Q _L <P _L atau
• rapuh bila: Q _H - Q _L ≥ Q _L.

Kerapuhan bahan amorf secara numerik ditandai dengan rasio kerapuhan Doremus ':

dan bahan yang kuat memiliki R _D <2 sedangkan bahan rapuh R _D ≥ 2.
Viskositas bahan amorf sangat persis digambarkan oleh persamaan dua-eksponensial:

dengan konstanta A _1, A _2, B, C dan D yang terkait dengan parameter termodinamika bergabung obligasi dari bahan amorf.
Tidak terlalu jauh dari suhu transisi gelas , T _g, persamaan ini dapat didekati oleh Vogel-Fulcher-Tammann persamaan (VFT).
Jika suhu secara signifikan lebih rendah dari suhu transisi gelas, T <T _g, maka persamaan eksponensial dua menyederhanakan ke persamaan Arrhenius ketik:

dengan:

di mana H _d adalah entalpi pembentukan ikatan rusak (disebut configuron s) dan H _m adalah entalpi gerak mereka. Bila suhu kurang dari suhu transisi gelas, T <T _g, energi aktivasi viskositas tinggi karena bahan amorf berada di fase kaca dan sebagian besar obligasi mereka bergabung masih utuh.
Jika suhu sangat di atas temperatur transisi gelas, T> T _g, persamaan eksponensial dua juga menyederhanakan untuk persamaan Arrhenius ketik:

dengan:

Bila suhu lebih tinggi dari suhu transisi gelas, T> T _g, energi aktivasi viskositas rendah karena bahan amorf yang mencair dan memiliki sebagian besar obligasi mereka bergabung rusak yang memfasilitasi aliran.

Eddy viskositas

Dalam studi turbulensi dalam cairan , strategi praktis umum untuk perhitungan adalah untuk mengabaikan skala kecil vortisitas (atau pusaran) dalam gerakan dan untuk menghitung gerakan besar-besaran dengan viskositas eddy yang mencirikan transportasi dan disipasi energi di aliran skala kecil (lihat simulasi besar eddy ). Nilai viskositas eddy digunakan dalam pemodelan laut sirkulasi mungkin dari 5x10 ^{04-10 Juni} Pa ° S tergantung pada resolusi grid numerik.

Para tensor stres linier kental

Pasukan kental dalam cairan adalah fungsi dari tingkat di mana kecepatan fluida berubah dari jarak jauh. Kecepatan pada setiap titik r ditentukan oleh medan kecepatan v (r). Kecepatan pada jarak r kecil d dari titik r dapat ditulis sebagai deret Taylor :

dimana d v / d r adalah istilah untuk produk dyadic dari operator del dan kecepatan:

Ini hanyalah Jacobian dari medan kecepatan.
Pasukan viskos adalah hasil dari gerak relatif antara unsur-unsur dari cairan, dan begitu juga dinyatakan sebagai fungsi dari medan kecepatan. Dengan kata lain, kekuatan di r adalah fungsi dari v (r) dan semua turunan dari v (r) pada saat itu. Dalam kasus linier viskositas, gaya viskos akan menjadi fungsi dari Jacobian tensor saja. Untuk hampir semua situasi praktis, aproksimasi linier cukup.
Jika kita mewakili x, y, dan z dengan indeks 1, 2 dan 3 masing-masing, i, j komponen Jacobian dapat ditulis sebagai v _i ∂ ∂ _{i j} mana adalah istilah untuk ∂ / ∂ x _i. Perhatikan bahwa ketika istilah derivatif pertama dan lebih tinggi adalah nol, kecepatan dari semua elemen fluida adalah paralel, dan tidak ada kekuatan kental.
Setiap matriks dapat ditulis sebagai jumlah dari matriks antisimetrik dan matriks simetrik , dan dekomposisi ini adalah independen dari sistem koordinat, dan sebagainya memiliki makna fisik. Medan kecepatan dapat diperkirakan sebagai:

di mana Einstein notasi sekarang sedang digunakan di mana indeks diulang dalam suatu produk secara implisit dijumlahkan. Istilah kedua dari kanan adalah bagian asimetris istilah derivatif pertama, dan itu merupakan rotasi kaku cairan sekitar r dengan kecepatan sudut ω mana:

Untuk seperti rotasi kaku, tidak ada perubahan dalam posisi relatif dari elemen cairan, sehingga tidak ada kekuatan kental terkait dengan istilah ini. Istilah simetris yang tersisa bertanggung jawab atas pasukan kental dalam cairan. Dengan asumsi fluida isotropik (yaitu sifat-sifatnya sama di semua arah), maka cara yang paling umum bahwa istilah simetris (yang tensor tingkat-regangan) dapat dipecah dalam koordinat-independen (dan karena itu secara fisik nyata) cara adalah sebagai jumlah dari sebuah tensor konstan (tensor tingkat-ekspansi) dan tensor simetris tanpa jejak (yang tensor tingkat-geser):

di mana δ _ij adalah tensor satuan . Hubungan linear yang paling umum antara stres tensor tensor σ dan rate-of-regangan ini kemudian kombinasi linier dari kedua tensor: ^[39]

mana ς adalah koefisien viskositas massal (atau "viskositas kedua") dan μ adalah koefisien dari (geser) viskositas.
Kekuatan dalam cairan disebabkan oleh kecepatan dari molekul individu. Kecepatan molekul dapat dianggap sebagai jumlah dari kecepatan fluida dan kecepatan termal. Para Tensor stres kental dijelaskan di atas memberikan kekuatan karena kecepatan fluida saja. Gaya pada elemen daerah dalam cairan karena kecepatan termal dari molekul hanyalah hidrostatik tekanan . Istilah tekanan (- p δ _ij) harus ditambahkan ke tensor stres kental untuk mendapatkan tensor tegangan total untuk cairan.

Kekuatan sangat kecil dF _i pada suatu daerah yang sangat kecil _i dA kemudian diberikan oleh hubungan yang biasa: