Viscosity คือ

กลศาสตร์ของไหล (Fluid mechanics) คือการศึกษาการเคลื่อนที่ของของไหล และหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญที่สุดของของไหลคือ Viscosity หรือความหนืดของของไหล คนส่วนใหญ่คิดถึง “ความหนืด” ในแง่ของความสามารถในการไหลของของไหล นักเคมีมีความรู้สึกที่แตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับปรากฏการณ์นี้ ความหนืดถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปอย่างค่อยเป็นค่อยไป

 

กล่าวโดยสรุป Viscosity คือการเสียดสีระหว่างโมเลกุลของของเหลวตัวอย่างเช่นเมื่อของเหลวไหลผ่านท่อ ของเหลวจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นใกล้ศูนย์กลางของแกนท่อ แต่จะเคลื่อนที่ช้ากว่าไปตามผนังของท่อ เนื่องจากมีการเสียดสีกับผนัง ต้องใช้แรงดันหรือพลังงานเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานระหว่างของเหลวที่เคลื่อนที่เร็วกว่าและชั้นที่เคลื่อนที่ช้ากว่า

 

ของเหลวที่มี Viscosity ความหนืดต่ำมีความต้านทานต่ำและสามารถเฉือนได้ง่ายและโมเลกุลจะไหลอย่างรวดเร็ว ของเหลวที่มีความหนืดสูงจะเคลื่อนที่อย่างเชื่องช้าและต้านทานการเสียรูป ของเหลวบางชนิด เช่น พิตช์ แก้ว และเนยถั่ว มีความหนืดสูงจนมีลักษณะเหมือนของแข็ง ในความรู้พิ้นฐานของเหลวจะเรียกว่า “หนืด” ถ้าความหนืดของมากกว่าน้ำอย่างเป็นสาระสำคัญ และอธิบายว่า “เคลื่อนที่” ถ้าความหนืดน้อยกว่าน้ำอย่างเห็นได้ชัด

ของไหลแบบ Newtonian และ Non-Newtonian

ไอแซกนิวตันชายผู้ค้นพบสูตรนี้ คิดว่าที่อุณหภูมิที่กำหนดและความเค้นเฉือน ความหนืดของของไหลจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของอัตราเฉือน สิ่งนี้ถูกต้องเพียงบางส่วนเท่านั้น ของเหลวบางชนิดเช่นน้ำและน้ำผึ้งมีลักษณะเช่นนี้เราเรียกของเหลวเหล่านี้ว่าของไหลแบบ Newtonian

 

อย่างไรก็ตามของเหลวส่วนใหญ่มีความหนืดที่ผันผวนตามอัตราเฉือนสิ่งเหล่านี้เรียกว่าของไหลแบบ Non-Newtonian

 

ของไหลแบบ Non-Newtonian มีห้าประเภท: thixotropic, rheopectic, pseudoplastic, dilatant และ plastic การวัดค่าของไหลแต่ละประเภทจำเป็นต้องใช้ข้อพิจารณาที่แตกต่างกัน

เรื่องราวเชิงลึกของความหนืดในด้านการคำนวณทางคณิตศาสตร์ สามารถศึกษาเพิ่มเติมในเรื่องกลศาสตร์ของไหล (Fluid mechanics) ในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล ในบทความนี้กล่าวถึงเพียงเบื้องต้น และจะอธิบายถึงการนำความหนืดไปใช้งานในอุตสาหกรรม

การวัดค่า Viscosity

เครื่องวัดความหนืด (เรียกอีกอย่างว่า Viscometer) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความหนืดของของเหลว ที่ 20 °C ของน้ำคือ 1.0038 mPa·s เครื่องวัดความหนืดจะวัดค่าความหนืดและคุณสมบัติการไหลของของเหลว ความหนืดเกิดจากการเสียดสีภายในของของไหล และถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานของของเหลวต่อการไหลหรือความเค้นเฉือน

ทำไมคุณควรวัดความหนืด

การรวบรวมข้อมูลความหนืดของวัสดุที่กำหนดช่วยให้ผู้ผลิตคาดการณ์ว่าวัสดุมีพฤติกรรมอย่างไรในโลกแห่งความเป็นจริง ตัวอย่างเช่นหากยาสีฟันไม่มีความหนืดที่ถูกต้อง อาจเป็นการยากเกินไปที่จะบีบยาสีฟันออกจากหลอด หรือมิฉะนั้นจะถูกบีบออกมากเกินไป นอกจากนี้การรู้ความหนืดของวัสดุจะส่งผลต่อการออกแบบกระบวนการผลิตและการขนส่ง

 

เครื่องวัดความหนืดมีการใช้งานที่หลากหลายและหลากหลายในอุตสาหกรรมวัสดุศาสตร์และเคมีสำหรับวัสดุต่างๆ เช่น น้ำมัน ยางมะตอย พลาสติก ขี้ผึ้ง สี สารเคลือบ และกาว พวกเขายังใช้สำหรับอาหารและเครื่องดื่มและผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคลเช่นเครื่องสำอางแชมพูและยาสีฟัน การวัดความหนืดมีความสำคัญเมื่อพิจารณาถึงสภาวะของกระบวนการสำหรับวัสดุที่ต้องสูบหรือวางท่อ ความหนืดยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการจุ่มและการเคลือบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับสีและหมึกโดยเฉพาะ