黏度计

粘度计（也称为粘度计）是用于测量流体粘度的仪器。 对于粘度随流动条件而变化的液体，使用一种称为流变仪的仪器。 因此，流变仪可以被视为一种特殊类型的粘度计。 度数仅在一种流量条件下测量。

通常，要么流体保持静止而物体移动通过，要么物体静止而流体移动通过它。 由流体和表面的相对运动引起的阻力是粘度的量度。 流动条件必须具有足够小的雷诺数值才能形成层流。

在 20 °C 时，水的动力粘度（运动粘度 × 密度）为 1.0038 mPa·s，其运动粘度（流动时间的乘积 × 系数）为 1.0022 mm2/s。 这些值用于校准某些类型的粘度计。

这些设备也称为玻璃毛细管粘度计或奥斯特瓦尔德粘度计，以威廉·奥斯特瓦尔德 (Wilhelm Ostwald) 的名字命名。 另一个版本是 Ubbelohde 粘度计，它由一个 U 形玻璃管组成，垂直固定在受控温度的浴槽中。 在 U 形的一个臂中是精确窄孔（毛细管）的垂直部分。 上方有一个灯泡，另一只手臂下方有另一个灯泡。 在使用中，液体通过吸力被吸入上部球囊，然后通过毛细管向下流入下部球囊。 两个标记（一个在上部灯泡上方，一个在下方）表示已知体积。 液位通过这些标记之间的时间与运动粘度成正比。 可以使用已知特性的流体进行校准。 大多数商业单位都提供了转换系数。

测量测试液体流过两个标记点之间具有特定系数的已知直径的毛细管所需的时间。 将所用时间乘以粘度计的系数，即可获得运动粘度。

这种粘度计可分为直流式或逆流式。 逆流式粘度计的储液器位于标记上方，而直流式粘度计的储液器位于标记下方。 这种分类的存在使得即使在测量不透明或染色液体时也可以确定液位，否则液体会覆盖标记并且无法测量液位超过标记的时间。 这也允许粘度计具有多于 1 组标记，以允许立即计时达到第 3 个标记所需的时间，因此产生 2 个计时并允许后续计算可确定性以确保准确的结果。 只有当被测样品具有牛顿特性时，才能在单次运行中使用一个粘度计进行两次计时。 否则，驱动压头的变化会反过来改变剪切速率，从而使两个灯泡产生不同的粘度。

斯托克斯定律是落球式粘度计的基础，其中流体在垂直玻璃管中是静止的。 允许已知大小和密度的球体下降通过液体。 如果选择正确，它会达到终端速度，这可以通过通过管子上两个标记所需的时间来衡量。 电子传感可用于不透明流体。 知道终端速度，球体的大小和密度，以及液体的密度，斯托克斯定律可以用来计算流体的粘度。 经典实验中通常使用一系列不同直径的钢球轴承来提高计算的准确性。 学校实验使用甘油作为流体，该技术在工业上用于检查过程中使用的流体的粘度。 它包括许多不同的油类和聚合物溶液等液体。

1851 年，乔治·加布里埃尔·斯托克斯 (George Gabriel Stokes) 通过改变小流体质量极限，导出了施加在连续粘性流体中雷诺数非常小的球形物体（例如，非常小的颗粒）上的摩擦力（也称为拖曳力）的表达式 通常不可解的 Navier-Stokes 方程：

F = 6 π r η v , {\displaystyle F=6\pi r\eta v,}

在哪里

F {\displaystyle F} 是摩擦力，r {\displaystyle r} 是球形物体的半径，η {\displaystyle \eta } 是流体粘度，v {\displaystyle v} 是 粒子速度。

如果颗粒靠自身重量落入粘性流体中，则当摩擦力与浮力相结合恰好与重力平衡时，就会达到终端速度，也称为沉降速度。