Viscosity คือ

Viscosity คือความหนืดของของไหลเป็นตัววัดความต้านทานต่อการเสียรูปในอัตราที่กำหนด เช่นน้ำเชื่อมมีความหนืดสูงกว่าน้ำ ค่านี้เป็นการวัดปริมาณแรงเสียดทานภายในระหว่างชั้นของเหลวที่อยู่ติดกันซึ่งมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ ตัวอย่างเช่นเมื่อของเหลวหนืดถูกบังคับผ่านท่อ มันจะไหลได้เร็วกว่าใกล้กับแกนของท่อมากกว่าใกล้กับผนัง

การทดลองแสดงให้เห็นว่าความเค้นบางอย่าง (เช่น ความแตกต่างของแรงดันระหว่างปลายทั้งสองของท่อ) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาการไหล เนื่องจากต้องใช้แรงเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานระหว่างชั้นของของไหลซึ่งอยู่ในการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ สำหรับท่อที่มีอัตราการไหลคงที่ ความแข็งแรงของแรงชดเชยจะเป็นสัดส่วนกับการหนืดของของไหล

โดยทั่วไปความหนืดจะขึ้นอยู่กับสถานะของของไหลเช่นอุณหภูมิ ความดันและอัตราการเสียรูป อย่างไรก็ตามการพึ่งพาคุณสมบัติเหล่านี้บางอย่างอาจไม่สำคัญในบางกรณี ตัวอย่างเช่นความหนืดของของไหลของนิวตันไม่แปรผันอย่างมีนัยสำคัญตามอัตราการเปลี่ยนรูป Viscosity เป็นศูนย์ (ไม่มีความต้านทานแรงเฉือน)

สังเกตได้เฉพาะที่อุณหภูมิต่ำมากในซุปเปอร์ฟลูอิด กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์กำหนดให้ของเหลวทั้งหมดมีค่าการหนืดเป็นบวกของเหลวที่มีค่าเป็นศูนย์เรียกว่าอุดมคติ

สูตร Viscosity

สมการความหนืดคือ (แสดงโดยสัญลักษณ์ η “eta”) คืออัตราส่วนของความเค้นเฉือน (F/A) ต่อการไล่ระดับความเร็ว (∆vx/∆z หรือ dvx/dz) ในของเหลว

หน่วย Viscosity

หน่วยความหนืดตามมาตรฐาน SI (International System of Units) คือปาสกาลวินาที [Pa s] ในความเป็นจริงหน่วยปาสกาลวินาทีแทบจะไม่เคยใช้ในทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคในปัจจุบัน หน่วยความหนืดที่พบบ่อยที่สุดมิลลิปาสกาลวินาที [mPa s] ซึ่งมีค่าเท่ากับเซนติพอยซ์ [cP] (หน่วยที่นิยมใช้ในสหรัฐอมเริกา)

1 mPa s = 1 cP

ชนิดของความหนืดแบบ Newtonian และ Non-Newtonian

แบบ Newtonian

ของเหลวทั่วไปส่วนใหญ่เรียกว่าของไหลแบบ Newtonian มีความหนืดคงที่ มีความต้านทานมากขึ้นเมื่อคุณเพิ่มแรง แต่มันเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนคงที่ กล่าวโดยสรุป ของไหลของนิวตันยังคงทำหน้าที่เหมือนของไหล ไม่ว่าจะใส่แรงเข้าไปมากแค่ไหน

แบบ Non-Newtonian

ในทางตรงกันข้ามความหนืดของของไหลแบบ Non-Newtonian จะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับแรงที่ใช้ ซึ่งแสดงพฤติกรรมเหมือนของแข็งเมื่อใช้แรงจำนวนมากกับของเหลว แบบ Non-Newtonian

ความสำคัญ Viscosity ในชีวิตประจำวัน

แม้ว่าความหนืดอาจดูมีความสำคัญเพียงเล็กน้อยในชีวิตประจำวัน แต่ก็มีความสำคัญมากในหลายๆ ด้าน ตัวอย่างเช่น:

1. การหล่อลื่นในรถยนต์ เมื่อคุณใส่น้ำมันลงในรถยนต์หรือรถบรรทุก นั่นเพราะความหนืดส่งผลต่อการเสียดสี และในทางกลับกัน แรงเสียดทานก็ส่งผลต่อความร้อน นอกจากนี้ยังส่งผลต่ออัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันและความสะดวกที่รถของคุณจะสตาร์ทในสภาพอากาศร้อนหรือเย็น น้ำมันบางชนิดมีความหนืดคงที่มากกว่า ในขณะที่น้ำมันบางชนิดทำปฏิกิริยากับความร้อนหรือความเย็น หากดัชนีหนืดของน้ำมันต่ำ น้ำมันอาจบางลงเมื่อได้รับความร้อน ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาขณะใช้งานรถในวันที่อากาศร้อน
2. การทำอาหาร. การหนืดมีบทบาทสำคัญในการเตรียมและการเสิร์ฟอาหาร น้ำมันประกอบอาหารอาจเปลี่ยนความหนืดหรือไม่ก็ได้เมื่อให้ความร้อน ในขณะที่น้ำมันหลายๆ ไขมันซึ่งมีความหนืดปานกลางเมื่อถูกความร้อน จะแข็งตัวเมื่อแช่เย็น อาหารประเภทต่างๆ ยังต้องอาศัยการหนืดของซอส ซุป และสตูว์ด้วย ซุปมันฝรั่งและต้นหอมชนิดข้น ตัวอย่างเช่นน้ำผึ้งมีความหนืดค่อนข้างมากและสามารถเปลี่ยน “ความรู้สึกปาก” ของอาหารได้
3. การผลิต. อุปกรณ์การผลิตต้องการการหล่อลื่นที่เหมาะสมเพื่อให้ทำงานได้อย่างราบรื่น น้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดมากเกินไปอาจทำให้ท่อติดขัดและอุดตันได้ น้ำมันหล่อลื่นที่บางเกินไปให้การปกป้องชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยเกินไป
4. ยา. Viscosity มีความสำคัญอย่างยิ่งในยา เนื่องจากมีการนำของเหลวเข้าสู่ร่างกายทางหลอดเลือดดำ ความหนืดของเลือดเป็นปัญหาสำคัญ: เลือดที่มีความหนืดมากเกินไปอาจทำให้เกิดลิ่มเลือดอุดตันภายในที่เป็นอันตรายได้ ในขณะที่เลือดที่บางเกินไปจะไม่จับตัวเป็นลิ่ม นี้อาจนำไปสู่การสูญเสียเลือดที่เป็นอันตรายและเสียชีวิตได้

การวัดค่า Viscosity

การตรวจวัดค่าความหนืดทำได้โดยเครื่องวัด Viscometer