流變學的在高溫粘度計中的應用

流變學的介紹

Websters Dictionary 定義流變學為”材料的流動與形變的研究，其中包含彈性、粘度和塑性?！?nbsp;在這章中，我們定義粘度為“流體分子的吸引力所引起的內在摩擦力，此摩擦力會抵抗流體的流動?！蹦愕?nbsp;Brookfield 粘度計測量此摩擦力，然后作為研究流變學的工具。此章的目的是要使你了解不同形式的流動行為以及使用 Brookfield 粘度計作為研究流變行為的儀器以幫助你處理任何真實流體的分析。對于以粘度測量作為理論和學術方面探討的研究者而言，這項信息對于粘度計的使用者提供相當的幫助。

粘度是測量流體內在摩擦力的所獲得的數值。當某一層流體的移動會受到另一層流體移動的影響時，此摩擦力顯得極為重要。摩擦力越大，我們就必須施予更大的力量以造成流體的移動，此力量即稱為”剪切（shear）”。剪切發生的條件為當流體發生物理性地移動或分散，如傾倒、散布、噴霧、混合等等。高粘度的流體比低粘度的材料需要更大的力量才能造成流體的流動。

牛頓以圖 4-1 的模式來定義流體的粘度。兩不同平面但平面的流體，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，牛頓假設保持此不同流速的力量正比于流體的相對速度或速度梯度，即：

F/A ＝ ηdv/dx

其中η與材料性質有關，我們稱為”粘度”（理解為摩擦系數）。 速度梯度，dv/dx，為測量中間層的相對速度， 其描述出液體所受到的剪切，我們將它稱為”剪速（shear rate）”，以S表示；其單位為時間倒數（sec?1）。

F/A項代表了單位面積下，剪切所造成的合力，稱為”剪力（shear stress）”，以F代表；其單 位為達因每平方公分（dyne/cm2）。 使用這些符號，粘度計可以下列數學式定義：

η＝粘度＝F/S＝剪力/剪速

粘度的基本單位為”poise”。我們定義一材料在剪力為 1 達因每平方公分、剪速為1 sec?1下的粘度為100 poise測量粘度時。

粘度單位換算

cP=1 mPa.s，

1Pa.s=100 dPa.s

1Pa.s =1000 mPa.s

牛頓假設所有的材料在固定溫度下，粘度與剪速是沒有相關的，亦即兩倍的力量可以幫助流體移動兩倍的速速。 就我們所知，牛頓的假設只有部分是正確的。