牛頓流體是否影響到對(duì)粘度計(jì)測(cè)量的選擇
什么是牛頓流體和非牛頓流體？
?、?、牛頓流體是牛頓提出的一種理想粘性流體狀態(tài)，即相鄰的兩層平行流動(dòng)的液體間的剪切應(yīng)力與垂直于流動(dòng)方向的速度梯度成正比。牛頓流體最顯著的特點(diǎn)是流體流變方程τ=ηγ中的η是個(gè)常數(shù)，這個(gè)η也就是流體的粘度。生活中牛頓流體例如水、酒精、輕質(zhì)油、低速流動(dòng)的氣體等均為牛頓流體。怎么理解流變方程中的η常數(shù)？即在倒水的時(shí)水注上下兩端大小差距不會(huì)太大，水倒完也比較利索；而如果η不是常數(shù)，例如倒蜂蜜或者糖漿時(shí)，上下兩端差距很大，上端很粗，下端很細(xì)。粘度η與溫度有很大的影響，加熱蜂蜜或者糖漿比沒(méi)有加熱的更容易倒出來(lái)。
?、?、非牛頓液體即η不是常數(shù)。例如血液、淋巴液、囊液都是非牛頓液體，高分子聚合物溶液、泥石流、牙膏、油墨、油漆、涂料，以及淀粉液體、果醬、土豆醬、面團(tuán)、肉醬都是非牛頓液體。是不是已經(jīng)理解了牛頓流體與非牛頓流體的區(qū)別？其實(shí)判斷是否是牛頓流體可以通過(guò)下面幾個(gè)小試驗(yàn)：
?、?、虹吸試驗(yàn)。將一個(gè)管子放入一個(gè)盛水的容器中，然后對(duì)著管子狠吸一口，當(dāng)吸出的水面低于容器水面，水就會(huì)無(wú)限制的流出來(lái)。正常情況下，如果是牛頓液體比如水，當(dāng)虹吸過(guò)程中的管道提起后，虹吸試驗(yàn)會(huì)被終止，而非牛頓液體就算管道離開(kāi)容器液面一定距離的情況下，試驗(yàn)仍會(huì)繼續(xù)。
?、?、凹面試驗(yàn)。在一個(gè)容器中使用筷子攪拌液體，如果是牛頓液體例如水，容器中心會(huì)形成一個(gè)凹面漩渦，而如果是非牛頓液體，那么容器中反而會(huì)形成一個(gè)凸面，液體會(huì)順著筷子或者手向上“爬”。
?、?、拔絲現(xiàn)象。例如蜂蜜這種非牛頓液體就能夠拉的很細(xì)，面團(tuán)也是如此，而牛頓液體例如水，無(wú)論如何也不可能形成拔絲。
其實(shí)粘度并不只存在于非牛頓流體中，之所以經(jīng)常提及非牛頓流體，主要原因是非牛頓流體的粘度值會(huì)隨著溫度發(fā)生一些變化，而牛頓流體的粘度是恒定的，即牛頓液體流變方程τ=ηγ中的η是個(gè)常數(shù)，這個(gè)η也就是液體的粘度。所有流體都可以看做是有粘度的，也有粘性，只是粘度大小值及隨著溫度變化的情況不一樣而已。
假設(shè)兩不同平面但平行的流體，擁有相同的面積”A”，相隔距離”dx”，且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動(dòng)，保持此不同流速的力量正比于流體的相對(duì)速度或速度梯度，即：
τ= ηdv/dx =ηD（牛頓公式） 其中η是動(dòng)力粘度，與材料性質(zhì)有關(guān)。
牛頓流體：符合牛頓公式的流體。粘度只與溫度有關(guān)，與切變速率無(wú)關(guān)，τ與D為正比關(guān)系。
非牛頓流體：不符合牛頓公式 τ/D=f（D），以ηa表示一定（τ/D）下的粘度，稱(chēng)表觀粘度。
我們生產(chǎn)和生活中多接觸的樣品絕大多數(shù)都是非牛頓流體，它們的粘度會(huì)隨剪切率或轉(zhuǎn)速的改變而變化。非牛頓流體樣品的流變特性非常復(fù)雜，但基本都會(huì)隨剪切率(轉(zhuǎn)速)、溫度而改變，有些流體樣品還和剪切時(shí)間相關(guān)。
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