Come convertire i centistoke in SSU

La viscosità è una misura della resistenza di un fluido al flusso ed è causata dalla resistenza interna al movimento. Un liquido a bassa viscosità, come l'acqua, scorre facilmente rispetto ad uno ad alta viscosità, come il miele. In generale, la viscosità di un liquido diminuisce all'aumentare della temperatura. Il miele, ad esempio, è molto viscoso se freddo e fuoriuscirebbe dal barattolo se provassi a versarlo. Riscalda il miele, però, e diventa facile da versare.

Se immagini strati di fogli di carta fluidi impilati in un fascio, la forza per unità di area, applicata lungo la lunghezza di ciascun foglio (chiamalo X-direzione), spostare uno strato oltre l'altro è il sforzo di taglio (F/UN). La variazione della velocità del fluido con la distanza perpendicolare alla forza applicata (chiamalo il sì-direction) è il gradiente di velocità (Δ_v_/Δ_y_) o velocità di taglio.

Viscosità dinamica, conosciuto anche come viscosità assoluta o semplicemente viscosità (o η), è il rapporto tra sforzo di taglio e velocità di taglio e ha unità nel sistema SI di pascal-secondi (Pa-s):

η = (F/UN) / (Δ_v_/Δ_y_)

In termini CGS, la viscosità ha unità di equilibrio (P), dove 1 g-cm^-1-S^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. L'equilibrio è scomodo per la maggior parte dei fluidi, tuttavia, quindi il centipoise (cP) è più comunemente usato.

La viscosità dinamica viene spesso misurata con un viscosimetro rotazionale, che utilizza una sonda rotante immersa in un campione di liquido. A seconda della natura del test, la sonda può essere un cilindro, una sfera, un disco o qualche altra forma. La viscosità è determinata dalla forza necessaria per ruotare la sonda a una velocità prescelta. Poiché la viscosità varia con la temperatura, qualsiasi descrizione significativa della viscosità deve includere anche la temperatura.

UN fluido newtoniano, come l'acqua, ha una viscosità costante nonostante l'entità dello sforzo di taglio. I fluidi non newtoniani hanno viscosità che variano con l'entità dello sforzo di taglio.

Vernice, ketchup e maionese sono fluidi non newtoniani che si assottigliano dallo stress, il che significa che le loro viscosità diminuiscono con l'agitazione. Al contrario, una miscela di amido di mais e acqua, a volte chiamata oobleck e utilizzato per alcune ricette di melma, mostra ispessimento dello stress: puoi spingere lentamente la mano nell'oobleck, ma diventa rigido se colpito rapidamente.

A differenza della viscosità dinamica, viscosità cinematica misura la resistenza al flusso solo sotto l'influenza della gravità ed è utilizzato principalmente per fluidi newtoniani. Viscosità cinematica υ è il rapporto di viscosità dinamica dynamic η e la densità di massa ρ del liquido:

υ = η/ρ

La viscosità cinematica ha unità CGS di cm²/s, chiamato alimenta (St), dal nome del matematico irlandese Sir George Gabriel Stokes, che lavorò molto nella meccanica dei fluidi. A causa dell'intervallo di valori per la maggior parte dei fluidi, la viscosità cinematica è più convenientemente espressa in centistoke (cSt), dove 1 cSt = 0,01 St.

Negli Stati Uniti, la viscosità cinematica è spesso descritta come viscosità Saybolt, espressa come Saybolt Universal Seconds (SUS) o Saybolt Seconds Universal (SSU). La viscosità Saybolt, chiamata anche viscosità SSU, viene misurata con un viscosimetro Saybolt, che riscalda il liquido alla temperatura desiderata e lo versa attraverso un orifizio calibrato.

Le temperature di prova standard sono 77, 100, 122 e 210 gradi Fahrenheit (25,0, 37,8, 50,0 e 98,9 gradi Celsius). Il tempo in secondi in cui 60 ml del liquido passano attraverso l'orifizio è l'SSU.

Nel suo documento ASTM D2161-19, l'American Society for Testing and Materials ha definito come convertire tra viscosità cinematica υ in centistoke e SSU t in secondi. Il metodo è derivato empiricamente, e di conseguenza è alquanto complesso. In forma semplificata, la conversione di SSU in cSt utilizza le seguenti equazioni per diversi intervalli di viscosità SSU:

υ = 0,226_t_ − 195/t (32 < t < 100)

υ = 0,220_t_ − 135/t (t > 100)

La conversione della viscosità cinematica in SSU richiede la relazione inversa, che può essere ottenuta utilizzando la soluzione dell'equazione quadratica:

t = [-b + SQRT(b² - 4ac) ] / [2a]

Dove: b = -υ in centistoke (cSt)

a = 0,226 e c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0,220 e c = -135 (20,63 > υ > 52)

Se la viscosità cinematica υ = 30 centistoke:

1. Determinare i termini a, b e c: a = 0,226, b = -30 e c = -195.
2. Calcola b² = 900.00.
3. Calcola 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Calcola 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Calcola SQRT(b² -4ac) = √1076,28 = 32,81.
6. Calcolare la viscosità SSU t = [-b + SQRT(b² -4ac)] / [2a] = 138,9 secondi.