Вязкость кинематическая

Отношение динамической вязкости жидкости к её плотности при той же температуре. Единица измерения в СИ — м²/с, в лабораторной практике применяют мм²/с (равно сантистоксу, сСт). Характеризует текучесть жидкости под действием гравитации — как быстро она протекает через калиброванный капилляр.

Формула и размерность

Кинематическая вязкость обозначается греческой буквой ν (ню):

ν = η / ρ, где η — динамическая вязкость (Па·с), ρ — плотность (кг/м³).

В системе СИ размерность — м²/с. В практике применяется производная единица мм²/с (миллиметр квадратный в секунду), численно равная сантистоксу (сСт) в системе СГС. 1 мм²/с = 1 сСт = 10⁻⁶ м²/с.

Отличие от динамической вязкости

Динамическая вязкость (η) характеризует внутреннее трение — силу, необходимую для сдвига одного слоя жидкости относительно другого. Единица — паскаль-секунда (Па·с) или пуаз (П). Кинематическая вязкость (ν) = η / ρ — характеризует текучесть под действием гравитационного поля.

На практике чаще применяют кинематическую, потому что её измеряют напрямую: засекают время истечения фиксированного объёма жидкости через калиброванный капилляр, результат умножают на константу вискозиметра. Динамическую вязкость при необходимости вычисляют обратно: η = ν · ρ.

Методы измерения

Капиллярная вискозиметрия (ГОСТ 33-2016) — основной метод в нефтехимии. Применяют стеклянные капиллярные вискозиметры:

ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4 — Пинкевича, для прозрачных жидкостей;
ВНЖ — с обратным током, для непрозрачных (тёмных масел, эмульсий);
Уббелоде — с подвесным уровнем, эталонный метод для прозрачных жидкостей.

Вискозиметр термостатируется в водяной или масляной ванне при заданной температуре (часто 40 °C или 100 °C); засекают время истечения мениска между двумя метками. Кинематическая вязкость ν = С · t, где С — постоянная вискозиметра, t — время в секундах.

Ротационная вискозиметрия — для неньютоновских жидкостей (суспензий, полимерных растворов, смазок с присадками). Измеряется сопротивление вращению ротора в исследуемой среде, результат даётся в виде динамической вязкости или эффективной вязкости при заданной скорости сдвига.

Метод Энглера — условная вязкость в градусах Энглера (°ВУ), устаревший, применяется в старых регламентах для тёмных нефтепродуктов. Пересчёт в сСт — по таблицам.

Температурная зависимость

Вязкость жидкостей резко убывает с ростом температуры. В паспортах нефтяных масел указывают вязкость при двух реперных температурах: 40 °C и 100 °C (по ASTM D445 / ГОСТ 33). По этим двум точкам вычисляют индекс вязкости (ИВ) — показатель пологости вязкостно-температурной кривой: чем выше ИВ, тем меньше масло разжижается при нагреве.

Типовые значения

Жидкость	ν при 20 °C, мм²/с
Вода дистиллированная	1,00
Этанол	1,52
Бензин автомобильный	0,6–0,7
Керосин осветительный	2,0–2,5
Дизельное топливо летнее	3,0–6,0
Индустриальное масло И-20А	20 при 40 °C
Трансформаторное масло (ГК)	9 при 50 °C
Глицерин безводный	1200
Мёд натуральный	2000–10000

Для воды при 20 °C ν = 1,004 мм²/с — это реперная точка для калибровки вискозиметров.

Классы вязкости смазочных масел

Промышленные масла классифицируют по ISO VG (22, 32, 46, 68, 100, 150): число равно номинальной ν при 40 °C в мм²/с. Моторные масла — по SAE J300 (5W-30, 10W-40): W-класс — зимний, второе число — летний.

Связанные величины

Индекс вязкости — пологость вязкостно-температурной кривой. Температура застывания — температура потери текучести, часто измеряется в одной методике с вязкостью. Плотность — необходима для пересчёта кинематической вязкости в динамическую.