Вязкость жидкостей
Динамическая вязкость, или коэффициент динамической вязкости ƞ (ньютоновской), определяется формулой:
η = r / (dv/dr),
где r – сила вязкого сопротивления (на единицу площади) между двумя соседними слоями жидкости, направленная вдоль их поверхности, а dv/dr– градиент их относительной скорости, взятый по направлению, перпендикулярному к направлению движения. Размеренность динамической вязкости ML-1T-1, ее единицей в системе СГС служит пуаз (пз) = 1г/см*сек=1дин*сек/см2=100 сантипуазам (спз)
Кинематическая вязкость определяется отношением динамической вязкости ƞ к плотности жидкости p. Размерность кинематической вязкости L2T-1, ее единицей в системе СГС служит стокс (ст) = 1 см2/сек=100 сантистоксам (сст).
Текучесть φ является величиной, обратной динамической вязкости. Последняя для жидкостей уменьшается с понижением температуры приблизительно по закону φ=А+В/Т, где А и В являются характеристическими постоянными, а Т обозначает абсолютную температуру. Величины А и В для большого количества жидкостей были даны Бэррером.
Таблица вязкость воды
Данные Бингхема и Джексона, выверенные по национальному стандарту в США и Великобритании на 1 июля 1953 года, ƞ при 200С=1,0019 сантипуаза.
| Температура, 0С | Ƞ, спз | Температура, 0С | Ƞ, спз |
|---|---|---|---|
|
0 |
1,7865 |
50 |
0,5477 |
|
5 |
1,5138 |
60 |
0,4674 |
|
10 |
1,3037 |
70 |
0,4048 |
|
15 |
1,1369 |
80 |
0,3554 |
|
20 |
1,0019 |
90 |
0,3155 |
|
25 |
0,8909 |
100 |
0,2829 |
|
30 |
0,7982 |
125 |
0,220 |
|
40 |
0,6540 |
150 |
0,183 |
Таблица вязкость различных жидкостей Ƞ, спз
|
Жидкость |
00С |
100С |
200С |
300С |
400С |
500С |
600С |
700С |
1000С |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Анилин |
— |
6,53 |
4,39 |
3,18 |
2,40 |
1,91 |
1,56 |
1,29 |
0,76 |
| Ацетон |
0,397 |
0,358 |
0,324 |
0,295 |
0,272 |
0,251 |
— |
— |
— |
| Бензол |
— |
0,757 |
0,647 |
0,560 |
0,491 |
0,436 |
0,389 |
0,350 |
— |
| Бромбензол |
1,556 |
1,325 |
1,148 |
1,007 |
0,889 |
0,792 |
0,718 |
0,654 |
0,514 |
| Кислота муравьиная |
— |
2,241 |
1,779 |
1,456 |
1,215 |
1,033 |
0,889 |
0,778 |
0,547 |
| Кислота серная |
56 |
49 |
27 |
20 |
14,5 |
11,0 |
8,2 |
6,2 |
— |
| Кислота уксусная |
— |
— |
1,219 |
1,037 |
0,902 |
0,794 |
0,703 |
0,629 |
0,464 |
| Масло касторовое |
— |
2420 |
986 |
451 |
231 |
125 |
74 |
43 |
16,9 |
| Масло прованское |
— |
138 |
84 |
52 |
36 |
24,5 |
17 |
12,4 |
— |
| Н-Октан |
0,710 |
0,618 |
0,545 |
0,485 |
0,436 |
0,394 |
0,358 |
0,326 |
0,255 |
| Н-Пентан |
0,278 |
0,254 |
0,234 |
0,215 |
0,198 |
0,184 |
0,172 |
0,161 |
0,130 |
| Ртуть |
1,681 |
1,661 |
1,552 |
1,499 |
1,450 |
1,407 |
1,367 |
1,327 |
1,232 |
| Сероуглерод |
0,436 |
0,404 |
0,375 |
0,351 |
0,329 |
— |
— |
— |
— |
| Спирт метиловый |
0,814 |
0,688 |
0,594 |
0,518 |
0,456 |
0,402 |
0,356 |
— |
— |
| Спирт этиловый |
1,767 |
1,447 |
1,197 |
1,000 |
0,830 |
0,700 |
0,594 |
0,502 |
— |
| Толуол |
0,771 |
0,668 |
0,585 |
0,519 |
0,464 |
0,418 |
0,379 |
0,345 |
0,268 |
| Углекислота (жидкая) |
0,099 |
0,085 |
0,071 |
0,053 |
— |
— |
— |
— |
— |
| Углерод четыреххлористый |
1,348 |
1,135 |
0,972 |
0,845 |
0,744 |
0,660 |
0,591 |
0,533 |
0,400 |
| Хлороформ |
0,704 |
0,631 |
0,569 |
0,518 |
0,473 |
0,434 |
0,399 |
— |
— |
| Этилацетат |
0,581 |
0,510 |
0,454 |
0,406 |
0,366 |
0,332 |
0,304 |
0,278 |
— |
| Этилформиат |
0,508 |
0,453 |
0,408 |
0,368 |
0,335 |
0,307 |
— |
— |
— |
| Эфир этиловый |
0,294 |
0,267 |
0,242 |
0,219 |
0,199 |
0,183 |
0,168 |
0,154 |
0,119 |
Относительная вязкость некоторых водных растворов (таблица)
Концентрация растворов предполагается нормальным, который содержит в 1л один грамм-эквивалент растворенного вещества. Вязкости даны по отношению к вязкости воды при той же температуре.
| Вещество | Температура, °С | Относительная вязкость | Вещество | Температура, °С | Относительная вязкость |
|---|---|---|---|---|---|
| Аммиак |
25 |
1,02 |
Кальций хлористый |
20 |
1,31 |
| Аммоний хлористый |
17,6 |
0,98 |
Кислота серная |
25 |
1,09 |
| Калий йодистый |
17,6 |
0,91 |
Кислота соляная |
15 |
1,07 |
| Калий хлористый |
17,6 |
0,98 |
Натр едкий |
25 |
1,24 |
Таблица вязкость водных растворов глицерина
| Удельный вес 25°/25°С | Весовой процент глицерина | Т1 спз | ||
|---|---|---|---|---|
|
|
200С |
250С |
300С |
|
|
1,26201 |
100 |
1495,0 |
942,0 |
622,0 |
|
1,25945 |
99 |
1194,0 |
772,0 |
509,0 |
|
1,25685 |
98 |
971,0 |
627,0 |
423,0 |
|
1,25425 |
97 |
802,0 |
521,5 |
353,0 |
|
1,25165 |
96 |
659,0 |
434,0 |
295,8 |
|
1,24910 |
95 |
543,5 |
365,0 |
248,0 |
|
1,20925 |
80 |
61,8 |
45,72 |
34,81 |
|
1,12720 |
50 |
6,032 |
5,024 |
4,233 |
|
1,06115 |
25 |
2,089 |
1,805 |
1,586 |
|
1,02370 |
10 |
1,307 |
1,149 |
1,021 |
Вязкость жидкостей при высоких давлениях по Бриджмену
Таблица относительная вязкость воды при высоких давлениях
| Давление кгс/см3 | 0°С | 10,3°С | 30°С | 75°С |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1,000 | 0,779 | 0,488 | 0,222 |
| 1000 | 0,921 | 0,743 | 0,514 | 0,239 |
| 2000 | 0,957 | 0,754 | 0,550 | 0,258 |
| 4000 | 1,11 | 0,842 | 0,658 | 0,302 |
| 6000 | 1,35 | 0,981 | 0,786 | 0,367 |
| 8000 | — | 1,15 | 0,923 | 0,445 |
| 10000 | — | — | 1,06 | — |
Таблица относительная вязкость различных жидкостей при высоких давлениях
Ƞ=1 при 30°С и давление 1 кгс/см2
|
Жидкость |
Температура, °С |
Давление кгс/см2 |
|||
|---|---|---|---|---|---|
|
|
1000 |
4000 |
8000 |
12000 |
|
| Ацетон |
30 |
1,68 |
4,03 |
9,70 |
— |
|
75 |
1,30 |
2,79 |
5,78 |
10,7 |
|
| Н-Пентан |
30 |
2,07 |
7,03 |
22,9 |
70,2 |
|
75 |
1,46 |
4,74 |
13,2 |
31,1 |
|
| Сероуглерод |
30 |
1,45 |
3,23 |
6,92 |
15,5 |
|
75 |
1,12 |
2,35 |
4,69 |
8,83 |
|
| Спирт метиловый |
30 |
1,47 |
2,96 |
5,62 |
9,95 |
|
75 |
0,857 |
1,61 |
2,80 |
4,52 |
|
| Спирт этиловый |
30 |
1,59 |
4,14 |
10,5 |
24,5 |
|
75 |
0,747 |
1,95 |
4,30 |
8,28 |
|
| Эфир этиловый |
30 |
2,11 |
6,20 |
18,2 |
46,8 |
|
75 |
1,41 |
3,99 |
9,69 |
20,5 |
|
Вязкость твердых тел (ПЗ)
| Твердые тела | Вязкость |
|---|---|
| Венецианский скипидар при 17,3° | 1300 |
| Смола при 0° | 51*1010 при 15°; 1,3*1010 |
| Лед (глетчерный) | 12*1013 |
| Вар сапожный при 8° | 4,7*108 |
| Натронное стекло при 575° | 11*1012 |
| Патока светлая (Лайл) при 12° | 1400 |
Таблица вязкость газов и паров
Динамическая вязкость газов обычно выражается в микропуазах (мкпз). Согласно кинетической теории вязкость газов должна не зависеть от давления и изменяться пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры. Первый вывод оказывается в общем правильным, исключением являются очень низкие и очень высокие давления; второй вывод требует некоторых поправок. Для изменения ƞ в зависимости от абсолютной температуры Т наиболее часто применяется формула:
| Газ или пар | 00С | 200С | 500С | 1000С | 1500С | 2000С | 2500С | 3000С | Постоянная Сёзерлэнда, С |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Азот |
166 |
174 |
188 |
208 |
229 |
246 |
263 |
280 |
104 |
| Аргон |
212 |
222 |
242 |
271 |
296 |
321 |
344 |
367 |
142 |
| Бензол |
70 |
75 |
81 |
94 |
108 |
120 |
— |
— |
— |
| Водород |
84 |
88 |
93 |
103 |
113 |
121 |
130 |
139 |
72 |
| Воздух |
171 |
181 |
195 |
218 |
239 |
258 |
277 |
295 |
117 |
| Гелий |
186 |
194 |
208 |
229 |
250 |
270 |
290 |
307 |
— |
| Закись азота |
137 |
146 |
160 |
183 |
204 |
225 |
246 |
265 |
260 |
| Кислород |
192 |
200 |
218 |
244 |
268 |
290 |
310 |
330 |
125 |
| Метан |
103 |
109 |
119 |
135 |
148 |
161 |
174 |
186 |
164 |
| Неон |
298 |
310 |
329 |
365 |
396 |
425 |
453 |
— |
56 |
| Пары воды |
— |
— |
— |
128 |
147 |
166 |
184 |
201 |
650 |
| Сернистый газ |
117 |
126 |
140 |
163 |
186 |
207 |
227 |
246 |
306 |
| Спирт этиловый |
— |
— |
— |
109 |
120 |
136 |
152 |
— |
— |
| Углекислота |
138 |
146 |
163 |
186 |
207 |
229 |
249 |
267 |
240 |
| Углерода окись |
166 |
177 |
189 |
210 |
229 |
246 |
264 |
279 |
102 |
| Хлор |
123 |
132 |
145 |
169 |
189 |
210 |
230 |
250 |
350 |
| Хлороформ |
94 |
102 |
112 |
129 |
146 |
160 |
— |
— |
— |
| Этилен |
97 |
103 |
112 |
128 |
141 |
154 |
166 |
179 |
226 |
Таблица вязкость некоторых газов при высоких давлениях (мкпз)
| Газ | Температура, 0С |
Давление в атмосферах |
||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
50 |
100 |
300 |
600 |
900 |
||
| Азот |
25 |
187 |
199 |
266 |
387 |
495 |
| Азот |
50 |
197 |
208 |
267 |
370 |
470 |
| Азот |
75 |
207 |
217 |
268 |
361 |
442 |
| Углекислота |
40 |
181 |
483 |
— |
— |
— |
| Этилен |
40 |
134 |
288 |
— |
— |
— |
