ویسکوزیته یا گرانروی چیست؟
گرانروی یا ویسکوزیته(Viscosity) به زبان ساده، معادل غلظت مایع در نظر گرفته می شود. همانطور که میدانید سیال(مایع یا گاز) تنش برشی تحمل نمی کند. به همین خاطر درصورتیکه نیرویی غیر عمودی بر سطح مایع وارد شود، حرکت را در مایع ایجاد می کند. مقدار Viscosity برابر تنش برشی تقسیم بر سرعت جابجایی سیال می باشد. با افزایش دمای مایعات، ویسکوزیته کم شده و حرکت آنها روانتر خواهد شد. البته در گازها، با بالا رفتن دما، گرانروی زیاد می شود و حرکت آنها نیاز به نیروی بیشتری دارد.
انواع ویسکوزیته(گرانروی)
ما به صورت کلی دو نوع گرانروی داریم.
ویسکوزیتی دینامیک
گرانروی دینامیک یا همان ویسکوزیته مطلق، برابر است با مقاومت یک سیال در مقابل نیرو سطحی. به عبارت دیگر هرچقدر یک سیال(مایع یا گاز) سخت تر حرکت کند، گرانروی بالاتری دارد. به عنوان مثال عسل یا خمیر در مقابل حرکت بیشتر مقاومت می کنند.
فرمول ویسکوزیته دینامیک برابر است با
البته مقدار نیرو تقسیم بر مساحت، معادل تنش خواهد بود. بنابر این ویسکوزیته دینامیک معادل تنش برشی تقسیم بر سرعت حرکت مایع یا گاز می باشد.
واحد گرانروی دینامیک پویز یا پواز نام گذاری شده است.
از نظر واحدهای اصلی، فرمول گرانروی و ویسکوزیته را با عبارتM.L-1.t-1 می توانیم تعریف کنیم. در سیستم یکای متریک، گرانروی یا ویسکوزیته را با (Poise) یا پویز نشان میدهیم. واحد کوچکتر گرانروی یک صدم آن است که با سانتی پویز(Centipoise) تعریف می شود. در فرمول زیر، واحد پوز را از نظر ابعاد توضیح داده ایم.
1 P = 1 g * cm-1 * s-1
در سیستم بین المللی اس آی(SI) واحد ویسکوزیته، معادل با 10 پوز و یا 1000 سانتی پوز است.
ویسکوزیته سینماتیک
گرانروی سینماتیک(kinematic viscosity) از تقسیم ویسکوزیته دینامیک بر چگالی بدست می آید.
واحد kinematic viscosity، استوکس(stokes) نام دارد. البته برای راحتی در محاسبات، واحد استوکس را به صد قسمت تقسیم کرده و آنرا سانتی استوکس می نامند.
ویسکوزیته و گرانروی برخی از مایع های متداول
دانستن مقدار چگالی و ویسکوزیته مواد مختلف به ما در فرآیند تولید سوسپانسون و امولسیون و مایعات کمک می کند. برای مثال اگر بخواهید کرم آرایشی بهداشتی تولید کنید، با دانستن مقدار گرانروی و چگالی آن، می توانید هموژنایزر مناسب را برای خط تولید انتخاب کنید.
تاثیر دما بر ویسکوزیتی مایع و روغن
با افزایش دما، مایع ها روانتر می شوند و گرانروی آنها کاهش می یابد. برای نمونه روغن های روانکار(مثل روغن ماشین) در معرض حرارت راحتتر جاری می شوند. به همین دلیل وقتی در هوای سرد خودرو را استارت میزنید، مدتی طول می کشد تا موتور بدون لرزش و راحت کار کند.
معنی اعداد در روغن موتور
احتمالا شما هم بارها برای تعویض روغن خودرو یا موتورسیکلت، به شماره های روی روغن موتور دقت کرده اید. شماره های روی روغن موتور، مثل 10W-40، دارای دو بخش هستند. بخش اول که در این مورد 10w است، به معنی مقدار ویسکوزیته یا غلظت روغن در هوای سرد و هنگام استارت است. در این ترکیب حرف W مخفف Winter یا زمستان در نظر گرفته می شود. در بخش اول( از سمت چپ) هر چقدر عدد کمتر باشد، یعنی روغن در زمان استارت در هوای خیلی سرد، روانتر خواهد بود. معمولا کد 10W در روغن موتور به این معنی است که شما در سرمای -30 درجه سانتیگراد نیز می توانید موتور را براحتی استارت بزنید.
کد دوم(از سمت چپ) در روغن موتور، به مفهوم حفظ خواص روانکاری در دمای بالاست. یعنی هرچقدر عدد دوم(در اینجا 40) بیشتر باشد، روغن در دمای بالاتری نیز خواص خود را حفظ می کند و روانکاری را انجام می دهد. این عدد روغن موتور به شرایط و آب و هوای تابستانی مربوط می شود.
مهمترین مساله این است که هر سازنده خودرو، کد بهترین روغن برای موتور را بر روی بدنه یا کاپوت ماشین پیشنهاد می کند. در بیشتر شهرهای ایران، عدد روغنی که سازنده ماشین اعلام کرده، مثل 40-10، انتخاب درستی برای شما خواهد بود. در ضمن اعداد 10 و 40، به ترتیب برای زمان استارت اولیه در زمستان و تابستان هستند.
در تصویر زیر، رنج پوشش دمایی روغن موتور با اعداد مختلف را می بینید.
علاوه بر حرارت، افزایش فشار هم باعث میشود مایعات روانتر حرکت نمایند.
ویدئو آموزشی آشنایی با ویسکوزیته
