Công cụ này dùng để làm gì?
Công cụ này chuyển đổi độ nhớt động lực (còn gọi là độ nhớt tuyệt đối, ký hiệu \(\mu\)) thành độ nhớt động học (ký hiệu \(\nu\)) bằng cách chia cho khối lượng riêng \(\rho\) của chất lỏng. Độ nhớt động lực phản ánh sức cản nội tại của chất lỏng đối với dòng chảy khi chịu một lực tác dụng, còn độ nhớt động học cho biết chất lỏng chảy nhanh ra sao dưới tác động của trọng lực. Mối quan hệ này có vai trò nền tảng trong cơ học chất lỏng, kỹ thuật bôi trơn cũng như khi tính các số không thứ nguyên như số Reynolds.
Cách sử dụng
Nhập độ nhớt động lực \(\mu\) theo đơn vị pascal-giây (\(\text{Pa}\cdot\text{s}\)) và khối lượng riêng của chất lỏng \(\rho\) theo kilôgam trên mét khối (\(\text{kg}/\text{m}^3\)). Công cụ sẽ trả về độ nhớt động học \(\nu\) theo đơn vị SI (\(\text{m}^2/\text{s}\)), đồng thời theo các đơn vị quen thuộc dựa trên hệ CGS là centistokes (cSt) và stokes (St). Để tham khảo, nước ở 20 °C có \(\mu \approx 0{,}001\ \text{Pa}\cdot\text{s}\) và \(\rho \approx 998\ \text{kg}/\text{m}^3\).
Giải thích công thức
Công thức định nghĩa là $$\nu = \dfrac{\mu}{\rho}$$ Vì \(\mu\) có đơn vị \(\text{Pa}\cdot\text{s} = \text{kg}/(\text{m}\cdot\text{s})\) còn \(\rho\) có đơn vị \(\text{kg}/\text{m}^3\), nên khi chia hai đại lượng này ta được \(\text{m}^2/\text{s}\) — lưu ý là thứ nguyên khối lượng đã triệt tiêu, và đó chính là lý do \(\nu\) được gọi là độ nhớt "động học". Quy đổi đơn vị: $$1\,\text{m}^2/\text{s} = 10^4\,\text{St} = 10^6\,\text{cSt}$$ Dầu động cơ và dầu bôi trơn thường được công bố theo cSt.
Ví dụ minh họa
Xét nước ở 20 °C với \(\mu = 0{,}001\ \text{Pa}\cdot\text{s}\) và \(\rho = 1000\ \text{kg}/\text{m}^3\). Khi đó $$\nu = \frac{0{,}001}{1000} = 0{,}000001\ \text{m}^2/\text{s} = 1 \times 10^{-6}\ \text{m}^2/\text{s}$$ Nhân với 1.000.000 ta được 1,0 cSt, đúng bằng giá trị quen thuộc của nước.
Giá Trị Độ Nhớt Điển Hình Của Các Chất Lỏng Thông Thường
Độ nhớt động học được tìm bằng cách chia độ nhớt động (tuyệt đối) \(\mu\) cho mật độ chất lỏng \(\rho\):
$$\nu = \frac{\mu}{\rho}$$Vì mật độ xuất hiện ở mẫu số, hai chất lỏng có độ nhớt động tương tự nhưng có thể có độ nhớt động học rất khác nhau. Ví dụ, thủy ngân cực kỳ dày đặc, vì vậy độ nhớt động học của nó rất nhỏ mặc dù độ nhớt động của nó tương đương với nước. Các giá trị dưới đây là các con số ở nhiệt độ phòng xấp xỉ (trừ khi có ghi chú) và hữu ích như một kiểm tra hợp lý cho các tính toán của riêng bạn. Lưu ý rằng \(1\ \text{m}^2/\text{s} = 10^6\ \text{cSt}\).
| Chất lỏng | Độ nhớt động \(\mu\) (Pa·s) | Mật độ \(\rho\) (kg/m³) | Độ nhớt động học \(\nu\) (cSt) |
|---|---|---|---|
| Nước (20 °C) | 0.001002 | 998 | 1.00 |
| Không khí (15 °C, 1 atm) | 0.0000181 | 1.225 | 14.8 |
| Dầu động cơ SAE 30 (20 °C) | 0.29 | 891 | 325 |
| Glicerin (20 °C) | 1.49 | 1261 | 1182 |
| Mật ong (20 °C) | 10 | 1420 | 7042 |
| Thủy ngân (20 °C) | 0.00155 | 13534 | 0.115 |
| Xăng (20 °C) | 0.0006 | 720 | 0.83 |
Những con số này là đại diện; độ nhớt thực tế phụ thuộc mạnh mẽ vào nhiệt độ, và các loại dầu đặc biệt thay đổi theo loại và bộ phụ gia.
Câu hỏi thường gặp
Độ nhớt động lực và độ nhớt động học khác nhau như thế nào? Độ nhớt động lực là tỷ số giữa ứng suất trượt và tốc độ trượt (dựa trên lực); còn độ nhớt động học bằng độ nhớt động lực chia cho khối lượng riêng (dựa trên chuyển động).
Tôi có thể nhập đơn vị centipoise (cP) không? Hãy quy đổi trước: \(1\ \text{cP} = 0{,}001\ \text{Pa}\cdot\text{s}\), vì vậy bạn chia giá trị cP cho 1000 rồi mới nhập vào ô \(\mu\).
Vì sao kết quả tính theo \(\text{m}^2/\text{s}\) lại nhỏ như vậy? Độ nhớt động học theo đơn vị SI của các chất lỏng loãng vốn là những con số rất nhỏ; đó là lý do các kỹ sư thường báo cáo theo cSt thay vì \(\text{m}^2/\text{s}\).
