Dynamická viskozita

Dynamická viskozita

Tabulka uvádí dynamickou viskozitu vybraných kapalin. Viskozita výrazně závisí na teplotě, proto berte hodnoty jako orientační a vždy sledujte uvedené podmínky.

Dynamická viskozita η (čte se „éta") charakterizuje vnitřní tření v tekutině. Definuje se z Newtonova zákona viskozity:

τ = η · (dv/dy)

kde τ je tečné napětí mezi sousedními vrstvami tekutiny a dv/dy gradient rychlosti kolmo na směr proudění. Slovně: čím rychleji se vrstvy navzájem posouvají, tím větší napětí (a tedy tlumicí síla) mezi nimi vzniká — a právě dynamická viskozita je konstanta úměrnosti tohoto vztahu. Tekutiny řídící se tímto zákonem se nazývají newtonské; mezi ně patří voda, většina běžných rozpouštědel i plyny.

Jednotkou dynamické viskozity je pascalsekunda (Pa·s), v technické praxi se běžně používá milipascalsekunda (mPa·s) = 10-3 Pa·s. Voda má při 20 °C dynamickou viskozitu právě 1 mPa·s, což je referenční hodnota pro porovnání ostatních kapalin.

Tabulka dynamické viskozity kapalin:
Kapalinaη20
10-3 [Pa.s]
Aceton0,33
Amoeba dubia, viskozita cytoplazmy 18 °C [7]η18 = 2
Anilin4,43
Benzín0,53
Benzen0,65
Diethylether0,24
Ethanol1,20
Glycerol1480
Chara, viskozita cytoplazmy [7]10
Chloroform0,58
Krev 37 °C [7]3,0 - 3,6
Krevní plazma 37 °C [7]1,8 - 2,0
Kyselina dusičná0,91
Kyselina mravenčí1,78
Kyselina sírová25,4
Methanol0,58
Nervové vlákno, viskozita cytoplazmy [7]5,5
Olej olivový [1]84
Olej ricínový987
Olej terpentýnový1,49
Olej transformátorový31,6
Parametium, viskozita cytoplazmy [7]50
Propanol [1]2,2
Rtuť1,55
Sacharóza, roztok 20% [7]1,96
Sacharóza, roztok 60% [7]56,5
Slime Molds, viskozita cytoplazmy [7]9 - 18
Sirouhlík0,31
Tetrachlormethan0,97
Toluen0,59
Vajíčko Arbacie, viskozita cytoplazmy [7]7
Voda1
Voda 25 °C [7]η25 = 0,893 7
Voda těžká [1]1,34

Zdroje:

[1] Čmelík, M., Machonský, L., Šíma, Z. Fyzikální tabulky. Liberec: TU Liberec, 2001

Mikulčák a kolektiv. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. Praha: SPN Praha, 1988

[7]

Závislost viskozity kapalin na teplotě

U kapalin viskozita s rostoucí teplotou klesá — opačně než u plynů, kde viskozita roste. Pro představu, jak silně teplota viskozitu ovlivňuje, uvádíme hodnoty pro vodu:

Mezi 0 a 100 °C tedy viskozita vody klesne přibližně šestkrát. Mechanismus: v kapalině jsou molekuly těsně vedle sebe a vzájemně se přitahují. Vyšší teplota znamená intenzivnější tepelný pohyb, takže molekuly snadněji překonávají vzájemné přitažlivé síly a jednotlivé vrstvy po sobě snáze kloužou.

Dynamická vs. kinematická viskozita

Vedle dynamické viskozity se v hydrodynamice používá také kinematická viskozita ν, která je definována jako podíl dynamické viskozity a hustoty:

ν = η / ρ

Dynamická viskozita η se používá v úlohách, kde záleží na napětí a síle (mazání ložisek, výpočet tlakových ztrát). Kinematická viskozita ν navíc zohledňuje hustotu a je vhodná tam, kde záleží na pohyblivosti tekutiny (proudění v potrubí, sedimentace, Reynoldsovo číslo). Jednotkou kinematické viskozity je m2/s nebo cSt (centistoke, 1 cSt = 1 mm2/s).

Časté otázky

Jaká je jednotka dynamické viskozity?
V soustavě SI je to pascalsekunda (Pa·s). V praxi se běžně používá milipascalsekunda (mPa·s) = 10-3 Pa·s. Starší jednotkou ze soustavy CGS je poise (P), přičemž platí 1 Pa·s = 10 P.
Proč má glycerol viskozitu skoro 1500× větší než voda?
Glycerol obsahuje tři hydroxylové skupiny (-OH) a jeho molekuly tvoří mezi sebou rozsáhlou síť vodíkových vazeb. K překonání těchto vazeb a rozpohybování vrstev je potřeba mnohem větší síla než u vody, která má vazby slabší a méně početné. Podobně viskózní jsou jiné mnohohydroxylové sloučeniny (např. ricínový olej).
Co jsou nenewtonské kapaliny?
Tekutiny, u nichž neplatí jednoduchá úměrnost mezi tečným napětím a gradientem rychlosti — jejich „viskozita" se mění podle míchání. Patří sem například kečup, jogurt, krev, kaše z kukuřičného škrobu, písčité suspenze nebo polymery. Některé houstnou při míchání (dilatantní), jiné naopak řídnou (pseudoplastické).

Souvislosti