黏度計

粘度計（也稱為粘度計）是用于測量流體粘度的儀器。 對于粘度隨流動條件而變化的液體，使用一種稱為流變儀的儀器。 因此，流變儀可以被視為一種特殊類型的粘度計。 度數僅在一種流量條件下測量。

通常，要么流體保持靜止而物體移動通過，要么物體靜止而流體移動通過它。 由流體和表面的相對運動引起的阻力是粘度的量度。 流動條件必須具有足夠小的雷諾數值才能形成層流。

在 20 °C 時，水的動力粘度（運動粘度 × 密度）為 1.0038 mPa·s，其運動粘度（流動時間的乘積 × 系數）為 1.0022 mM2/s。 這些值用于校準某些類型的粘度計。

這些設備也稱為玻璃毛細管粘度計或奧斯特瓦爾德粘度計，以威廉·奧斯特瓦爾德 (Wilhelm Ostwald) 的名字命名。 另一個版本是 Ubbelohde 粘度計，它由一個 U 形玻璃管組成，垂直固定在受控溫度的浴槽中。 在 U 形的一個臂中是精確窄孔（毛細管）的垂直部分。 上方有一個燈泡，另一只手臂下方有另一個燈泡。 在使用中，液體通過吸力被吸入上部球囊，然后通過毛細管向下流入下部球囊。 兩個標記（一個在上部燈泡上方，一個在下方）表示已知體積。 液位通過這些標記之間的時間與運動粘度成正比。 可以使用已知特性的流體進行校準。 大多數商業單位都提供了轉換系數。

測量測試液體流過兩個標記點之間具有特定系數的已知直徑的毛細管所需的時間。 將所用時間乘以粘度計的系數，即可獲得運動粘度。

這種粘度計可分為直流式或逆流式。 逆流式粘度計的儲液器位于標記上方，而直流式粘度計的儲液器位于標記下方。 這種分類的存在使得即使在測量不透明或染色液體時也可以確定液位，否則液體會覆蓋標記并且無法測量液位超過標記的時間。 這也允許粘度計具有多于 1 組標記，以允許立即計時達到第 3 個標記所需的時間，因此產生 2 個計時并允許后續計算可確定性以確保準確的結果。 只有當被測樣品具有牛頓特性時，才能在單次運行中使用一個粘度計進行兩次計時。 否則，驅動壓頭的變化會反過來改變剪切速率，從而使兩個燈泡產生不同的粘度。

斯托克斯定律是落球式粘度計的基礎，其中流體在垂直玻璃管中是靜止的。 允許已知大小和密度的球體下降通過液體。 如果選擇正確，它會達到終端速度，這可以通過通過管子上兩個標記所需的時間來衡量。 電子傳感可用于不透明流體。 知道終端速度，球體的大小和密度，以及液體的密度，斯托克斯定律可以用來計算流體的粘度。 經典實驗中通常使用一系列不同直徑的鋼球軸承來提高計算的準確性。 學校實驗使用甘油作為流體，該技術在工業上用于檢查過程中使用的流體的粘度。 它包括許多不同的油類和聚合物溶液等液體。

1851 年，喬治·加布里埃爾·斯托克斯 (George Gabriel Stokes) 通過改變小流體質量極限，導出了施加在連續粘性流體中雷諾數非常小的球形物體（例如，非常小的顆粒）上的摩擦力（也稱為拖曳力）的表達式 通常不可解的 Navier-Stokes 方程：

F = 6 π r η v , {dISPlaystyle F=6pi reta v,}

在哪里

F {diSPlaystyle F} 是摩擦力，r {displaystyle r} 是球形物體的半徑，η {displaystyle eta } 是流體粘度，v {displaystyle v} 是 粒子速度。

如果顆粒靠自身重量落入粘性流體中，則當摩擦力與浮力相結合恰好與重力平衡時，就會達到終端速度，也稱為沉降速度。