Что делает этот калькулятор
Этот инструмент вычисляет динамическую (абсолютную) вязкость жидкой воды как функцию температуры. Введите температуру воды в градусах Цельсия, Фаренгейта или в кельвинах, и он вернёт вязкость в миллипаскаль-секундах (mPa·s, что совпадает с сантипуазом), паскаль-секундах (Pa·s, единица СИ) и пуазах (P). При нагревании вода заметно становится более текучей: вблизи 0 °C её вязкость почти вдвое выше, чем при температуре тела.
Как пользоваться
Введите температуру воды в поле ввода и выберите соответствующую единицу (°C, °F или K). Калькулятор переводит значение в абсолютную температуру, применяет корреляцию для вязкости и показывает результат. Корреляция предназначена для жидкой воды при температурах примерно от 0 °C до 370 °C (под давлением), поэтому значения, далеко выходящие за этот диапазон, отклоняются.
Разбор формулы
Вязкость рассчитывается по широко используемой эмпирической корреляции типа Фогеля для воды:
$$ \mu(T) = A \cdot 10^{ \frac{B}{\,T - C\,} } $$Здесь T — абсолютная температура в кельвинах, а подобранные константы равны A = 2.414×10-5 Pa·s, B = 247.8 K и C = 140 K. Результат μ получается в паскаль-секундах; умножьте на 1000, чтобы получить mPa·s (сантипуаз), или на 10, чтобы получить пуазы. Аппроксимация точна примерно до 1% в диапазоне от 0 до 100 °C, с несколько большей погрешностью очень близко к точке замерзания.
Разобранный пример
Для воды при 20 °C сначала переведём в кельвины: T = 20 + 273.15 = 293.15 K. Затем вычислим показатель степени, 247.8 / (293.15 − 140) = 1.618, поэтому:
$$ \mu = 2.414 \times 10^{-5} \cdot 10^{ \frac{247.8}{\,293.15 - 140\,} } = 1.002 \times 10^{-3}\ \text{Pa s} $$Это равно 1.002 mPa·s (или 1.002 cP), что совпадает с табличным значением для воды при комнатной температуре.
Часто задаваемые вопросы
Почему вязкость воды падает с ростом температуры? При нагревании вода получает больше тепловой энергии, что ослабляет сеть водородных связей, препятствующую течению, поэтому жидкость становится более текучей и легче течёт.
Какова вязкость воды при комнатной температуре? При 20 °C динамическая вязкость воды составляет около 1.00 mPa·s, снижаясь примерно до 0.89 mPa·s при 25 °C.
Динамическая вязкость — это то же, что сантипуаз? Сантипуаз — это единица, а не другая величина: 1 mPa·s точно равен 1 cP, поэтому динамическая вязкость, выраженная в cP, — это то же число, что показано в mPa·s.
