วิธีการแปลง Centistokes เป็น SSU

ความหนืดเป็นตัววัดความต้านทานการไหลของของไหล และเกิดจากความต้านทานภายในต่อการเคลื่อนที่ ของเหลวที่มีความหนืดต่ำ เช่น น้ำ จะไหลได้ง่ายเมื่อเทียบกับของเหลวที่มีความหนืดสูง เช่น น้ำผึ้ง โดยทั่วไป ความหนืดของของเหลวจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น น้ำผึ้งจะมีความหนืดสูงหากเย็นและจะไหลออกมาจากโถหากคุณพยายามเทลงไป อุ่นน้ำผึ้งและเทลงไปได้ง่าย

หากคุณนึกภาพชั้นของกระดาษคล้ายของเหลวที่เรียงซ้อนกันเป็นมัด แรงต่อหน่วยพื้นที่ ถูกนำไปใช้กับความยาวของแต่ละแผ่น (เรียกสิ่งนี้ว่า x-direction) การย้ายชั้นหนึ่งผ่านอีกชั้นหนึ่งคือ แรงเฉือน (F/อา). การเปลี่ยนแปลงความเร็วของของไหลที่มีระยะทางตั้งฉากกับแรงกระทำ (เรียกสิ่งนี้ว่า y-direction) คือการไล่ระดับความเร็ว (Δ_v_/Δ_y_) หรือ อัตราเฉือน.

ความหนืดไดนามิกหรือที่เรียกว่า ความหนืดสัมบูรณ์ หรือง่ายๆ ความหนืด (หรือ η) คืออัตราส่วนของความเค้นเฉือนต่ออัตราเฉือนและมีหน่วยในระบบ SI ของ pascal-seconds (Pa-s):

η = (F/อา) / (Δ_v_/Δ_y_)

ในแง่ CGS ความหนืดมีหน่วยของความสุขุม (P) โดยที่ 1 g-cm^-1-s^-1 = 1 P = 0.1 Pa-s. ท่วงท่ามีขนาดใหญ่ไม่สะดวกสำหรับของเหลวส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงใช้เซนติพอยส์ (cP) มากกว่า

ความหนืดไดนามิกมักวัดด้วยเครื่องวัดความหนืดแบบหมุน ซึ่งใช้โพรบหมุนที่จุ่มลงในตัวอย่างของเหลว หัววัดอาจเป็นทรงกระบอก ทรงกลม ดิสก์ หรือรูปทรงอื่นๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของการทดสอบ ความหนืดถูกกำหนดโดยแรงที่จำเป็นในการหมุนโพรบด้วยความเร็วที่เลือก เนื่องจากความหนืดแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ คำอธิบายที่มีความหมายของความหนืดจึงต้องรวมอุณหภูมิด้วย

อา ของไหลของนิวตันเช่นเดียวกับน้ำ มีความหนืดคงที่แม้จะมีปริมาณแรงเฉือนมากก็ตาม ของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตันมีความหนืดที่แตกต่างกันไปตามขนาดของความเค้นเฉือน

สี ซอสมะเขือเทศ และมายองเนสเป็นของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวโทเนียนที่ผ่านการทำให้เครียดน้อยลง ซึ่งหมายความว่าความหนืดจะลดลงเมื่อคนให้เข้ากัน ตรงกันข้าม แป้งข้าวโพดผสมน้ำ บางครั้งเรียกว่า oobleck และใช้สำหรับสูตรน้ำเมือกบางสูตรทำให้เครียด – คุณสามารถดันมือของคุณเข้าไปใน oobleck ได้ช้า ๆ แต่มันจะแข็งถ้าถูกกระแทกอย่างรวดเร็ว

ต่างจากความหนืดไดนามิก ความหนืดจลนศาสตร์ วัดความต้านทานการไหลภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น และใช้สำหรับของเหลวของนิวตันเป็นหลัก ความหนืดจลนศาสตร์ υ คืออัตราส่วนความหนืดไดนามิก η และความหนาแน่นของมวล ρ ของของเหลว:

υ = η/ρ

ความหนืดจลนศาสตร์มีหน่วย CGS cm²/s เรียกว่า สโตกส์ (เซนต์) ซึ่งตั้งชื่อตามนักคณิตศาสตร์ชาวไอริช เซอร์ จอร์จ กาเบรียล สโตกส์ ซึ่งทำงานมากในด้านกลศาสตร์ของไหล เนื่องจากช่วงของค่าสำหรับของเหลวส่วนใหญ่ ความหนืดจลนศาสตร์จึงสะดวกกว่าในหน่วย centistokes (cSt) โดยที่ 1 cSt = 0.01 St

ในสหรัฐอเมริกา ความหนืดจลนศาสตร์มักถูกอธิบายว่าเป็นความหนืดของ Saybolt ซึ่งแสดงเป็น Saybolt Universal Seconds (SUS) หรือ Saybolt Seconds Universal (SSU) ความหนืดของ Saybolt หรือที่เรียกว่าความหนืดของ SSU วัดด้วยเครื่องวัดความหนืดของ Saybolt ซึ่งจะทำให้ของเหลวร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการและเทผ่านปากที่สอบเทียบแล้ว

อุณหภูมิทดสอบมาตรฐานคือ 77, 100, 122 และ 210 องศาฟาเรนไฮต์ (25.0, 37.8, 50.0 และ 98.9 องศาเซลเซียส) เวลาเป็นวินาทีที่ของเหลว 60 มล. ไหลผ่านปากคือ SSU

ในเอกสาร ASTM D2161-19 American Society for Testing and Materials ได้กำหนดวิธีการแปลงระหว่างความหนืดจลนศาสตร์ υ ใน centistokes และ SSU t ในไม่กี่วินาที วิธีการนี้ได้มาจากการสังเกต และด้วยเหตุนี้จึงค่อนข้างซับซ้อน ในรูปแบบที่เรียบง่าย การแปลง SSU เป็น cSt จะใช้สมการต่อไปนี้สำหรับช่วงความหนืดของ SSU ที่ต่างกัน:

υ = 0.226_t_ − 195/t (32 < t < 100)

υ = 0.220_t_ − 135/t (เสื้อ > 100)

การแปลงความหนืดจลนศาสตร์เป็น SSU ต้องใช้ความสัมพันธ์ผกผัน ซึ่งหาได้โดยใช้วิธีแก้ปัญหาของสมการกำลังสอง:

t = [-b + SQRT(b .)² - 4ac) ] / [2a]

โดยที่: b = -υ ในหน่วย centistokes (cSt)

a = 0.226 และ c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0.220 และ c = -135 (20.63 > υ > 52)

ถ้าความหนืดจลนศาสตร์ υ = 30 เซนติสโตก:

1. กำหนดพจน์ a, b และ c: a = 0.226, b = -30 และ c = -195
2. คำนวณ b² = 900.00.
3. คำนวณ 4ac = 4 × 0.226 × -195 = -176.28
4. คำนวณ 2a = 2 × 0.226 = 0.452
5. คำนวณ SQRT(b² -4ac) = √1076.28 = 32.81
6. คำนวณความหนืด SSU t = [-b + SQRT(b² -4ac)] / [2a] = 138.9 วินาที