Viskositeetin

Viskositeetti on fysikaalinen suure, joka kuvaa aineen vastustusta sisäiselle vuorovaikutukselle ja kerrosten väliselle liikkeelle. Nesteillä sitä käytetään mittaamaan, miten helposti aines virtaa. Dynaaminen viskositeetti μ kuvaa nestettä vastustavaa voimaa suhteessa siihen, kuinka suuri ja millaisessa nopeudella kerrokset liikkuvat (yksikkö Pa·s). Kinematiikkaviskositeetti ν määräytyy tiheyden ρ ja dynaamisen viskositeetin μ perusteella ν = μ/ρ, ja sen yksikkö on m²/s. Yleisesti käytetty konversio: 1 centistoke (cSt) on noin 1 × 10⁻⁶ m²/s; nesteiden dynaaminen viskositeetti μ vastaa ν × ρ.

Mittaaminen ja tyypit: Dynaaminen viskositeetti mitataan viskosimetreillä, kuten kapillaariviskosimetreillä ja roottoriviskosimetreillä. Kinemaattinen viskositeetti puolestaan saadaan, kun tiedetään nesteen tiheys; suureet ovat keskeisiä Reynolds-lukujen laskennassa virtausmalleissa. Usein puhutaan myös ns. Newtonian- ja non-Newtonian-virtauksista: Newtonian nesteillä viskositeetti on riippumaton vedettävyysnopeudesta, kun taas non-Newtonian nesteet (esim. tärkkelystä sisältävät, polymeerit ja monet elintarvikkeet) voivat muuttua virtaessaan.

Esimerkkejä: veden dynaaminen viskositeetti noin 1 mPa·s at 20 °C, öljyt voivat olla noin 0,1–0,5 Pa·s, ja hunaja voi olla useita Pa·s. Ilmakehän kaasut kuten ilma ovat dynaamisesti pienikokoisia, noin 1–2×10⁻⁵ Pa·s.

Lämpötilalla on suuri vaikutus: nesteiden viskositeetti yleensä vähenee lämpötilan noustessa, kun taas kaasujen viskositeetti kasvaa suhteessa lämpötilaan. Viskositeetti on oleellinen parametri muun muassa voitelussa, maalien levittyvyydessä, ruiskuvalussa ja monissa teollisuusprosesseissa sekä virtausongelmien ja Reynoldin lukujen tulkinnassa.