MålingKinematisk viskositet(v), defineret som dynamisk viskositet (μ) divideret med væsketæthed (ρ) (v=μ / ρ), involverer typisk timing af strømmen af en væske under tyngdekraften gennem et kalibreret glas kapillarrør. De mest almindelige og standardiserede metoder brugerGlaskapillærviscometre. Her er en oversigt over processen og nøglemetoder:
Primær metode: kapillær viskekometri (tidsbestemt strømningsmetode)
Princip:Den tid det tager for et fast volumen væske at strømme gennem et kalibreret kapillarrør under tyngdekraften er direkte proportional med dets kinematiske viskositet.
Nøglestandarder:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Apparat:
Viscometer:Et nøjagtigt fremstillet glasrør med en kapillærsektion og specifikke reservoirpærer. Almindelige typer inkluderer:
Ostwald Viscometer:Enkelt design, godt til gennemsigtige væsker.
Ubbelohde Viscometer (suspenderet niveau):Har et ekstra reservoir ("pære C"), hvilket sikrer, at væskehovedet er uafhængigt af den opladede volumen, hvilket gør det ideelt til præcist arbejde og lettere rengøring. Den mest almindelige type for moderne laboratorier.
Cannon-Fenske-rutine/uigennemsigtig:Ændret til uigennemsigtige væsker, hvor menisken er svær at se.
Fitzsimons Viscometer:Designet til meget viskøse væsker.
Konstant temperaturbad:Et meget stabilt bad (typisk inden for ± 0,01 grad eller bedre) fyldt med en gennemsigtig væske (vand, olie eller silikone), der omgiver viskometeret. Temperaturkontrol erKRITISK(Almindelige temps: 25 grader, 40 grader, 100 grader).
Termometer:Høj præcision, kalibreret termometer.
Timer:Timer med høj præcision (nøjagtighed ± 0,1 sekunder eller bedre).
Rengøring og tørringsudstyr:Opløsningsmidler, tørringsovne, vakuumlinjer.
Procedure:
Ren og tør:Grundigt rent og tør viscometeren ved hjælp af passende opløsningsmidler og metoder (ovntørring, vakuum).
Oplade:Introducer den nøjagtige mængde væskeprøve i Viscometer -reservoiret (normalt via pipette i pære A for ubbelohde).
Ækvilibrering:Monter viscometer lodret i det konstante temperaturbad. Tillad tilstrækkelig tid (ofte 30+ minutter) til at prøven når den nøjagtige badetemperatur.
Målstrømningstid:
For ubbelohde: Påfør sugning (eller tryk) for at trække prøven op forbi det øverste timing -mærke i pære B. Slip sugning/tryk.
Lad prøven flyde frit tilbage ned gennem kapillæren under tyngdekraften.
Start timeren netop, når menisken passerer det øverste timingmærke.
Stop timeren nøjagtigt, når menisken passerer det nedre timingmærke.
Registrer strømningstiden (t) på få sekunder. Gentag flere gange (f.eks. 4 løb), hvilket sikrer, at resultaterne kan gentages inden for specifikation (f.eks. ASTM kræver på hinanden følgende løb inden for 0,1% pårørende).
Beregn kinematisk viskositet:
ν = C * t
ν=kinematisk viskositet (mm²/s eller CST, hvor 1 CST=1 mm²/s)
C=Viscometer Constant (kalibreringskonstant, enheder mm²/s²)
t=gennemsnitlig strømningstid (sekunder)
Vigtige faktorer og overvejelser:
Temperatur:Viskositet er meget temperaturafhængig. Præcis og stabil temperaturstyring er ikke-forhandlingsberettiget.
Viscometer kalibrering konstant (c):Hvert viskometer er unikt kalibreret ved hjælp af væsker med kendt viskositet (standardreferenceolier, der kan spores til NIST eller lignende nationale laboratorier). C bestemmes af: c=ν_standard / t_standard. Kalibrering skal udføres ved den samme temperatur og bruge den samme procedure som prøvemåling.
Renhed:Enhver rest eller forurening i kapillæren påvirker drastisk strømningstid.
Lodret justering:Viscometer skal være perfekt lodret.
Timingmærker:Meniscus skal læses nøjagtigt ved mærkerne.
Kinematisk rækkevidde:Forskellige viskekometertyper og kapillærstørrelser dækker forskellige viskositetsområder. Vælg det passende viskometer, så strømningstiden falder inden for det optimale interval (normalt 200-1000 sekunder, skønt standarder ofte tillader 150-1000s).
Bobler:Luftbobler, der er fanget i kapillæren eller pærerne, vil forårsage betydelige fejl.
Alternative/relaterede metoder:
Konvertering fra dynamisk viskositet:
Mål dynamisk viskositet (μ) ved hjælp af en metode som et rotationsviskometer (f.eks. Brookfield), der anvender forskydningsspænding.
Mål væsketætheden (ρ) ved hjælp af et pycnometer eller digital densitetsmåler.
Beregn kinematisk viskositet: v=μ / ρ.
Automatiske viscometers:Moderne instrumenter automatiserer kapillærmetoden. De kontrollerer nøjagtigt temperaturen, detekterer menisken (ofte optisk), tid strømmen, beregner viskositeten og kan endda rense viskekomretten mellem prøver. De følger det samme grundlæggende princip, men tilbyder høj gennemstrømning og reduceret operatørfejl.
Faldende sfære Viscometer:Foranstaltninger den tid det tager for en sfære med kendt densitet og diameter at falde en fast afstand gennem væsken i et rør under tyngdekraften. Måles primært dynamisk viskositet (via Stokes 'lov), men kinematisk viskositet kan beregnes, hvis densitet er kendt. Mindre almindelig for standard kinematisk viskositetsmåling sammenlignet med kapillærmetoder.
Sammenfattende:
DeStandard, primær metodeTil måling af kinematisk viskositet involverer brug af enKalibreret glas kapillær viskekometer(som en ubbelohde) nedsænket i enMeget stabil konstant temperaturbadmåler præcisttidDet tager for et fast volumen af væsken at strømme mellem to mærker under tyngdekraften og multiplicere denne gang med Viscometer'sKalibrering konstant. Streng overholdelse af procedurer, der er beskrevet i standarder (ASTM D445, ISO 3104) og omhyggelig opmærksomhed på renlighed, temperaturstyring og timingnøjagtighed er vigtig for pålidelige resultater.