【分享】粘度测量和应用

二、粘度的定义及基、标准

下图可以对粘度加以定量的描述。在两块平行平板M和N中充满液体，使下板N固定不动，沿切线方向对上板M施加切向力F，使其以速度U向前运动，此时两平板间的液体也由静止变为运动状态，但是上下液体的运动速度不同，越靠上速度越大，越近下板速度越小，运动逐层由上向下传递，形成如图所示的速度分布。
图中流层间的速度差Δv与层间距离Δy之比Δv/Δy称为速度梯度，也称剪切速率D(D=dv/dy)。而设液层面积(同平板面积)为S，切向力与面积之比F/S称为剪切应力τ，则粘度(又称动力粘度)η的定义为剪切应力τ与剪切速率D之比，即η=τ/D，粘度的SI单位为Pa·s。不同流体粘度不同，相同流体在不同温度下粘度也不同，如20 ℃下空气、水、血液(37 ℃)、润滑油、蜂蜜、沥青分别为0.018、1、4～16、10²、10⁴、10⁸ mPa·s。





在许多场合，运动粘度这个量更便于使用与易于测量，运动粘度v是同温度下的动力粘度η密度p之比，即v=η/p。运动粘度的SI单位为m²/s。
粘度测量方法最常用的有毛细管法、旋转法、落体法、流动杯法、振动法等。
粘度基、标准。粘度的起始标准是纯水，纯水的粘度必须通过绝对测量得到，大多数国家都没有开展纯水粘度的绝对测量，各国统一采用美国NIST的测定值，即20 ℃纯水的动力粘度为1.002 mPa·s，运动粘度为1.0038 mm²/s。以它为准用相对法建立各国的粘度基准。我国的粘度基准已建立30多年，基准的量程为(1～1×10⁵ 〕mm²/s，总不确定度为0.05%～0.4%。该基准参加过18次国际比对，历次比对结果在国际上都处于领先或先进水平。
粘度国家基准建立在国家标准物质研究中心，粘度标准建立在省、自治区、国防、航天等重要部委及部门、重要厂矿计量单位。目前国内已建立粘度标准的单位有约70个，借助标准粘度计及一、二级粘度标准液，将粘度量值从国家基准逐级传递下去。
除了上述的常温粘度基、标准以外，国家标准物质研究中心还建立了600 ℃～1 400 ℃的高温粘度标准，其粘度量程为10²～10¹² dPa·s，不确定度为±4%～±20%，研制了高温粘度标准物质——标准玻璃，开展高温粘度的检测工作。