黏度:基礎概念
所有物質均由原子或分子通過吸引力結合而成。若這種力極強,原子或分子難以自由移動,便形成固體(如木材);若吸引力較弱,原子或分子可相對滑動但無法徹底分離,則形成液體(如水);若吸引力極微弱,原子或分子可自由運動,便形成氣體(如氖氣)。
液體與氣體均屬流體——即能流動且無固定形態(tài)的物質。黏度是流體的核心特性。
黏度的本質
流體中的原子或分子間始終存在吸引力。當流體分子相互滑過時會產(chǎn)生摩擦,類似于固體表面間的摩擦。要使流體流動,必須施加足夠能量克服這種摩擦,即需對流體做功——施加足夠的”推力”使其運動。
日常中這種推力往往很?。何覀冃凶邥r無需刻意用力空氣就會讓路,攪拌咖啡也不費力。但對于糖漿這類流體,若以攪拌咖啡的速度快速攪動,會立即感受到明顯阻力。
我們稱糖漿比水”更稠”或”黏度更高”。黏性流體(如糖漿、膠水)具有濃稠粘滯的特性,會抵抗流動。黏度即衡量這種流動阻力的程度,反映了克服分子層間摩擦所需的剪切力大小。
溫度升高時流體黏度降低,因為原子分子獲得更多能量,運動加快更易克服摩擦。
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聚合物等大分子運動時易相互纏繞,這種糾纏會減緩流動從而增加整體黏度。工業(yè)中常通過監(jiān)測黏度變化追蹤進程,例如丙烯酸聚合物生產(chǎn)中,反應混合物黏度與反映聚合度的分子量直接相關;燃油調配中黏度更是關鍵控制參數(shù)。
流體的不同特性
多數(shù)流體(如咖啡)的黏度不受攪拌力度影響,這類”牛頓流體”以科學家艾薩克·牛頓命名。但”非牛頓流體”(如防滴漏油漆)的黏度會隨外力變化:靜置時濃稠,攪拌或涂刷時卻易流動。
更有趣的是某些流體(如玉米淀粉增稠的蛋奶醬)會在受力時黏度劇增——足量玉米淀粉制成的蛋奶醬甚至能承受人體重量(此時局部黏度使流體近乎固體)。但必須持續(xù)移動,一旦靜止黏度下降便會下陷,且掙扎越劇烈周圍蛋奶醬會變得越堅固。