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動(dòng)力粘度計(jì)算公式推導(dǎo)過(guò)程

來(lái)源 :華課網(wǎng)校 2024-07-31 20:47:18

動(dòng)力粘度是指在一定溫度下,液體流動(dòng)時(shí)所需要的力和速度之比。在石油化工、潤(rùn)滑油、涂料等領(lǐng)域,動(dòng)力粘度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。因此,準(zhǔn)確地計(jì)算動(dòng)力粘度至關(guān)重要。

動(dòng)力粘度計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程如下:

首先,我們需要了解牛頓黏度定律,即液體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)所受到的內(nèi)摩擦力與分子速度成正比。這個(gè)定律經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,可以得到以下公式:

F = ηA(dv/dx)

其中,F(xiàn)為液體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)所受到的內(nèi)摩擦力,單位為牛頓(N);A為液體的截面積,單位為平方米(m2);η為動(dòng)力粘度,單位為牛頓·秒/平方米(N·s/m2);dv/dx為速度梯度,單位為米/秒·米(m/s·m)。

接下來(lái),我們需要了解剪切應(yīng)力的概念。在液體內(nèi)部,分子之間的相互作用力會(huì)導(dǎo)致分子發(fā)生位移,從而產(chǎn)生剪切應(yīng)力。剪切應(yīng)力與速度梯度成正比,可以得到以下公式:

τ = η(dv/dx)

其中,τ為剪切應(yīng)力,單位為牛頓/平方米(N/m2)。

由于液體內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)速度不同,因此液體的動(dòng)力粘度也不同。為了方便比較不同液體的粘度,我們引入了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)液體——水。水的動(dòng)力粘度可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量得到。因此,我們可以將液體的動(dòng)力粘度與水的動(dòng)力粘度進(jìn)行比較,得到液體的相對(duì)粘度。

相對(duì)粘度的計(jì)算公式為:

ηr = η/η水

其中,ηr為相對(duì)粘度,無(wú)單位;η為液體的動(dòng)力粘度,單位為牛頓·秒/平方米(N·s/m2);η水為水的動(dòng)力粘度,單位為牛頓·秒/平方米(N·s/m2)。

最后,我們需要了解運(yùn)動(dòng)粘度的概念。運(yùn)動(dòng)粘度是指液體在一定溫度下的動(dòng)力粘度除以液體的密度。運(yùn)動(dòng)粘度是一個(gè)常用的參數(shù),可以用來(lái)比較不同液體在同一溫度下的流動(dòng)性能。

運(yùn)動(dòng)粘度的計(jì)算公式為:

ν = η/ρ

其中,ν為運(yùn)動(dòng)粘度,單位為平方米/秒(m2/s);η為液體的動(dòng)力粘度,單位為牛頓·秒/平方米(N·s/m2);ρ為液體的密度,單位為千克/立方米(kg/m3)。

綜上所述,動(dòng)力粘度計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程需要涉及牛頓黏度定律、剪切應(yīng)力、相對(duì)粘度和運(yùn)動(dòng)粘度等概念。通過(guò)對(duì)這些概念的理解和運(yùn)用,我們可以準(zhǔn)確地計(jì)算不同液體的動(dòng)力粘度,并用運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)比較它們的流動(dòng)性能。

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