Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng

Độ nhớt là thước đo khả năng chống biến dạng của chất lỏng ở một tốc độ nhất định. Đối với chất lỏng như nước, độ nhớt có thể được coi là thước đo khả năng chống lại dòng chảy của chất lỏng. Do đó, có thể hiểu rằng độ nhớt của siro và mật ong sẽ cao hơn độ nhớt của nước.

Độ nhớt là gì

Độ nhớt đề cập đến độ dày của chất lỏng. Độ nhớt là kết quả của sự tương tác, hoặc ma sát, giữa các phân tử trong chất lỏng. Tương tự như ma sát giữa các chất rắn chuyển động, độ nhớt sẽ xác định năng lượng cần thiết để tạo ra một dòng chất lỏng.

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 10

Trong vật lý, độ nhớt thường được biểu thị bằng cách sử dụng phương trình của Isaac Newton cho chất lỏng, tương tự như định luật chuyển động thứ hai của Newton. Định luật này phát biểu rằng khi một lực tác dụng lên một vật, nó sẽ làm cho vật đó tăng tốc. Khối lượng của vật càng lớn thì lực cần tác dụng càng lớn.

Thuật ngữ độ nhớt có nguồn gốc từ nước nhớt của quả tầm gửi (tiếng Latinh: viscum). Nước cốt này đặc và dính như keo, chúng được sử dụng để bắt chim.

Độ nhớt tiếng Anh là gì

Độ nhớt trong tiếng Anh được gọi là Viscosity. Là thuật ngữ xuất hiện trong nhiều chuyên ngành. Nhất là trong các vấn đề liên quan đến dầu nhớt cho động cơ, cho máy bơm công nghiệp. Ngoài ra chúng còn xuất hiện trong thuật ngữ về sản xuất chế biến ngành F&B, khai khoáng và y tế…

Công thức và đơn vị độ nhớt

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 11

Công thức độ nhớt thường được biểu thị bằng phương trình Newton cho chất lỏng:

F/A = n(dv/dr)

Trong đó:

  • F đại diện cho lực
  • A đại diện cho diện tích

Vì vậy, F/A, hoặc lực chia theo diện tích, là một cách khác để xác định độ nhớt.

Dv chia dr đại diện cho “tốc độ tuyệt đối,” hoặc tốc độ chất lỏng đang di chuyển.

N là một đơn vị hằng số bằng 0,00089 Pas (Pascal-giây), là một đơn vị đo độ nhớt động lực học.

Luật này có một số ứng dụng thực tế quan trọng như in phun, công thức/thuốc tiêm protein và sản xuất thực phẩm – đồ uống.

Đơn vị SI cho độ nhớt động là pascal-giây (Pa.s) hoặc newton-giây trên mét bình phương (N.s/m²). Có thể lưu ý rằng độ nhớt của nước tăng khi nhiệt độ giảm. Điều ngược lại cũng đúng, tức là độ nhớt của nước giảm khi nhiệt độ tăng lên.

Độ nhớt chất lỏng Newton và không Newton

Độ nhớt chất lỏng thường được định nghĩa và phân loại theo Newton. Như vậy, chúng ta sẽ có hai loại chất lỏng chính, đó là:

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 12

Chất lỏng Newton

Hầu hết các chất lỏng thông thường, được gọi là chất lỏng Newton, có độ nhớt không đổi. Có một lực cản lớn hơn khi bạn tăng lực, nhưng đó là một sự gia tăng tỷ lệ không đổi. Tóm lại, chất lỏng Newton tiếp tục hoạt động như một chất lỏng, cho dù có bao nhiêu lực tác động vào nó.

Chất lỏng phi Newton

Ngược lại, độ nhớt của chất lỏng phi Newton không phải là hằng số mà thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào lực tác dụng. Một tập hợp khác của chất lỏng phi Newton được gọi là chất lỏng từ tính. Chúng phản ứng với từ trường bằng cách trở nên gần như rắn nhưng trở lại trạng thái lỏng của chúng khi bị loại bỏ khỏi từ trường.

Bảng độ nhớt của các chất lỏng

Các chất lỏng điển hình và giá trị độ nhớt của chúng được trình bày dưới đây. Điều này cho phép phân loại các chất khác nhau.

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 13

Ví dụ:

  • Độ nhớt của nước là: 1,52 mPa·s (5°C), 1 mPa·s (20°C), 0,891 mPa·s (25°C)
  • Độ nhớt của máu là: 4-25 mPa·s (37°C)
  • Độ nhớt của dầu là: 3.1 mPa·s (40°C)
Chất lỏng η tính bằng mPa·s
Nước ở 20°C 1,0
Nước ở 25°C 0,891
Nước ở 5°C 1,52
Thủy ngân ở 20°C 1,55
Ethanol ở 20°C 1,19
Xăng ở 40°C xấp xỉ 0,5
Dầu diesel ở khoảng 40°C 3.1
Dầu động cơ ở khoảng 25°C 100
Dầu động cơ ở khoảng 150°C 3
Làm nóng dầu ở khoảng 20°C 4-6
Bitum ở khoảng 20°C 1011
Dầu ô liu ở khoảng 20°C 10²
Mật ong ở khoảng 20°C 104
Máu ở nhiệt độ khoảng 37°C 4-25

Tại sao độ nhớt lại quan trọng trong cuộc sống hàng ngày

Mặc dù độ nhớt có vẻ không quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, nhưng nó thực sự rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ:

Bôi trơn trong xe

Khi bạn đổ dầu vào xe hơi hoặc xe máy của bạn, bạn nên biết về độ nhớt của nó. Đó là bởi vì độ nhớt ảnh hưởng đến ma sát, và ma sát ảnh hưởng đến nhiệt. Đó là lý do có nhiều loại dầu nhớt trên thị trường, và chúng ta thật khó khăn để chọn đúng loại.

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 14

Ngoài ra, độ nhớt cũng ảnh hưởng đến tốc độ tiêu thụ dầu và mức độ dễ dàng khởi động xe của bạn trong điều kiện nóng hoặc lạnh.

Một số loại dầu có độ nhớt ổn định hơn, trong khi những loại khác phản ứng với nhiệt hoặc lạnh; nếu chỉ số độ nhớt của dầu thấp, dầu có thể trở nên loãng hơn khi nóng lên, điều này có thể gây ra các vấn đề khi bạn vận hành xe vào ngày hè nóng nực.

Nấu nướng

Độ nhớt đóng một vai trò quan trọng trong việc nấu nướng thực phẩm. Dầu ăn có thể thay đổi hoặc không thay đổi độ nhớt khi chúng nóng lên, trong khi nhiều loại dầu trở nên nhớt hơn nhiều khi chúng nguội đi.

Chất béo có độ nhớt vừa phải khi đun nóng, trở nên rắn khi ướp lạnh. Một số chất lỏng nhớt tạo thêm kết cấu cho thực phẩm; chẳng hạn, mật ong khá nhớt và có thể thay đổi “cảm giác miệng” của món ăn.

Chế tạo

Thiết bị sản xuất cần có sự bôi trơn thích hợp để vận hành trơn tru. Dầu nhớt quá nhớt có thể làm kẹt và tắc đường ống dẫn. Dầu nhớt quá loãng sẽ bảo vệ quá ít cho các bộ phận chuyển động. Ví dụ: bơm ly tâm hay máy thổi khí, máy nghiền cần được bôi trơn ở các trục để giảm ma sát…

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 15

Dược phẩm

Độ nhớt có thể rất quan trọng trong y học khi chất lỏng được đưa vào cơ thể qua đường tĩnh mạch. Độ nhớt của máu là một vấn đề chính: máu quá nhớt có thể hình thành các cục máu đông nguy hiểm bên trong, trong khi máu quá loãng sẽ không đông được; điều này có thể dẫn đến mất máu nguy hiểm và thậm chí tử vong.

Chỉ số độ nhớt

Chỉ số độ nhớt (VI) là hoạt động của chất bôi trơn như một hàm của nhiệt độ. Nó đề cập đến độ nhớt động học của dầu. Đo độ nhớt ở 40°C và 100°C. Ở một mức độ nhất định, chỉ số độ nhớt còn là chỉ số đánh giá chất lượng của dầu và phục vụ cho việc so sánh giữa các loại dầu khác nhau.

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 16

Dầu có chỉ số độ nhớt cao ít phụ thuộc vào nhiệt độ hơn. Dầu vẫn giữ được đặc tính bôi trơn của nó trong một khoảng nhiệt độ rộng hơn.

Các loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ mạnh hơn. Tính chất bôi trơn của chúng trở nên không ổn định ở nhiệt độ cao hoặc thấp. Khi chỉ số độ nhớt được phát triển vào năm 1928, thang đo được dựa trên các loại dầu khoáng được biết đến vào thời điểm đó.

Chỉ số độ nhớt bắt đầu từ 0 (dầu phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ) và lên đến 100 (dầu có nhiệt độ thấp). Trong khi đó, quy mô đã đạt đến giá trị lên tới 400, một phần là do quy trình sản xuất dầu tổng hợp ổn định nhiệt độ hiện đại. Ngoài ra, chỉ số độ nhớt của dầu có thể được tăng giả tạo bằng cách thêm các chất phụ gia hiệu suất cao (chất cải tạo VI).

Loại dầu Chỉ số độ nhớt
Dầu khoáng 80-120
Dầu HC 120-140
Dầu PAO 135-160
Este 140-190
Glycol 200-220

Các hoạt động khác nhau của dầu có thể được biểu diễn bằng đồ thị bằng biểu đồ nhiệt độ-độ nhớt (biểu đồ VT). Thông qua phép biến đổi toán học, hành vi VT có thể được biểu diễn bằng một đường thẳng qua các điểm đo quan trọng là 40°C và 100°C.

Biểu đồ VT có thể được biểu diễn bằng một phép biến đổi toán học, có thể được hình dung dưới dạng biểu đồ. Điều này giúp bạn có thể biết được loại dầu nào phù hợp với các ứng dụng và nhiệt độ hoạt động nhất định.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt

Độ nhớt là một đặc tính đặc biệt của chất lỏng. Tuy nhiên, có khá nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt, nhưng tiêu biểu nhất có thể là:

Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ nhớt

Độ nhớt của chất lỏng luôn phụ thuộc vào nhiệt độ. Độ nhớt động lực của chất lỏng giảm khi nhiệt độ tăng. Độ nhớt động lực tăng khi nhiệt độ giảm.

Chất lỏng trở nên ít nhớt hơn (loãng hơn) khi đun nóng và trở nên nhớt hơn (đặc hơn) khi lạnh đi.

Ví dụ:

Đối với dầu, chỉ số độ nhớt xác định mối quan hệ giữa độ nhớt động học và nhiệt độ. Độ nhớt của dầu luôn phụ thuộc vào nhiệt độ. Tuy nhiên, mức độ phụ thuộc vào nhiệt độ được xác định bởi chất lượng của dầu.

Độ nhớt là gì? Bảng độ nhớt của các chất lỏng 17

Tính chất nhớt-nhiệt độ của dầu khá phức tạp vì nó không phát triển tuyến tính với nhiệt độ. Mỗi loại dầu thể hiện một hành vi khác nhau. Ví dụ, hai loại dầu có thể có đặc tính chảy giống nhau ở 40°C, nhưng có thể có độ nhớt hoàn toàn khác nhau ở 100°C.

Sự phụ thuộc áp suất của độ nhớt

Ngoài nhiệt độ, độ nhớt của dầu còn phụ thuộc vào áp suất. Tuy nhiên, khi so sánh, mức độ phụ thuộc này là thấp. Độ nhớt tăng khi áp suất tăng, tức là dầu trở nên nhớt hơn.

Tính chất áp suất độ nhớt chỉ quan trọng đối với áp suất cao hơn 400 bar. Ở áp suất nhỏ hơn 400 bar, sự thay đổi độ nhớt chỉ là biên.

Để phân loại tốt hơn mức độ liên quan thấp của áp suất với độ nhớt, có thể nói rằng việc tăng áp suất 100 bar ít ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu hơn so với mức tăng nhiệt độ 10°C. Một hiện tượng khác trong trường hợp này là sự gia tăng áp suất (dầu trở nên nhớt hơn) đi kèm với sự gia tăng nhiệt độ, làm cho dầu nhớt trở lại. Do đó, đặc tính độ nhớt-áp suất cũng bị ảnh hưởng ở một mức độ nhất định bởi hành vi nhiệt độ-độ nhớt.

Các bạn có góp ý thêm cho bài viết, hãy để lại bình luận bên dưới nhé!

Sưu tầm và biên soạn: https://onginox.vn/

Tác giả: Ống inox

Viết một bình luận

error: Nội dung được bảo vệ!