MålingKinematisk viskositet(v), definert som dynamisk viskositet (μ) delt med væsketetthet (ρ) (ν=μ / ρ), innebærer typisk timing av strømmen av en væske under tyngdekraften gjennom et kalibrert glass kapillarrør. De vanligste og standardiserte metodene brukerGlass kapillære viskometre. Her er en oversikt over prosessen og viktige metoder:
Primær metode: Kapillær viskometri (tidsbestemt flytmetode)
Prinsipp:Tiden det tar for et fast volum av væske å strømme gjennom et kalibrert kapillærrør under tyngdekraften er direkte proporsjonal med dens kinematiske viskositet.
Viktige standarder:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Apparater:
Viscometer:Et nøyaktig produsert glassrør med en kapillærseksjon og spesifikke reservoarpærer. Vanlige typer inkluderer:
Ostwald Viscometer:Enkel design, bra for gjennomsiktige væsker.
Ubbelohde Viscometer (suspendert nivå):Har et ekstra reservoar ("pære C") som sikrer at væskehodet er uavhengig av volumet som lades, noe som gjør det ideelt for presis arbeid og enklere rengjøring. Vanligste type for moderne laboratorier.
Cannon-Fenske-rutine/ugjennomsiktig:Modifisert for ugjennomsiktige væsker der menisken er vanskelig å se.
Fitzsimons Viscometer:Designet for veldig tyktflytende væsker.
Konstant temperaturbad:Et svært stabilt bad (typisk innenfor ± 0,01 grader eller bedre) fylt med en gjennomsiktig væske (vann, olje eller silikon) som omgir viskatet. Temperaturkontroll erKRITISK(Vanlige vikarer: 25 grader, 40 grader, 100 grader).
Termometer:Høy presisjon, kalibrert termometer.
Timer:Timer med høy presisjon (nøyaktighet ± 0,1 sekunder eller bedre).
Rengjørings- og tørkeutstyr:Løsningsmidler, tørkeovner, vakuumlinjer.
Prosedyre:
Rengjør og tørr:Rengjør og tørk visekometeret grundig ved hjelp av passende løsningsmidler og metoder (ovntørking, vakuum).
Lade:Introduser det nøyaktige volumet av væskeprøve i viscometer reservoaret (vanligvis via pipette i pære A for Ubbelohde).
Likevekt:Monter viscometer vertikalt i det konstante temperaturbadet. Tillat tilstrekkelig tid (ofte 30+ minutter) for at prøven skal nå den nøyaktige badetemperaturen.
Mål flyttid:
For Ubbelohde: Bruk sug (eller trykk) for å trekke prøven opp forbi det øvre timingmerket til pære B. Slipp sug/trykk.
La prøven flyte fritt nedover kapillæren under tyngdekraften.
Start timeren nøyaktig når menisken passerer det øvre timingmerket.
Stopp tidtakeren nøyaktig når menisken passerer det nedre timingmerket.
Registrer strømningstiden (t) på sekunder. Gjenta flere ganger (f.eks. 4 løp) og sikrer at resultatene kan repeteres innen spesifikasjon (f.eks. ASTM krever påfølgende løp innen 0,1% relativ).
Beregn kinematisk viskositet:
ν = C * t
ν=kinematisk viskositet (mm²/s eller CST, der 1 CST=1 mm²/s)
C=viscometer konstant (kalibreringskonstant, enheter mm²/s²)
t=gjennomsnittlig flytid (sekunder)
Viktige faktorer og hensyn:
Temperatur:Viskositet er svært temperaturavhengig. Presis og stabil temperaturkontroll er ikke omsettelig.
Viscometer Kalibreringskonstant (C):Hvert viscometer er unikt kalibrert ved bruk av væsker med kjent viskositet (standardreferanseoljer spores til NIST eller lignende nasjonale laboratorier). C bestemmes av: c=ν_standard / t_standard. Kalibrering må gjøres ved samme temperatur og ved å bruke samme prosedyre som prøvemåling.
Renslighet:Eventuell rest eller forurensning i kapillæren påvirker strømningstiden drastisk.
Vertikal justering:Viscometer må være perfekt vertikalt.
Tidsmerker:Menisk må leses nøyaktig på merkene.
Kinematisk rekkevidde:Ulike viskometertyper og kapillærstørrelser dekker forskjellige viskositetsområder. Velg det aktuelle viscometer slik at strømningstiden faller innenfor det optimale området (vanligvis 200-1000 sekunder, selv om standarder ofte tillater 150-1000).
Bobler:Luftbobler fanget i kapillæren eller pærene vil forårsake betydelige feil.
Alternative/relaterte metoder:
Konvertering fra dynamisk viskositet:
Mål dynamisk viskositet (μ) ved bruk av en metode som et rotasjonsviscometer (f.eks. Brookfield) som bruker skjærspenning.
Mål væsketettheten (ρ) ved hjelp av et pykner eller digital tetthetsmåler.
Beregn kinematisk viskositet: ν=μ / ρ.
Automatiserte viskometre:Moderne instrumenter automatiserer kapillærmetoden. De kontrollerer nettopp temperaturen, oppdager menisken (ofte optisk), tid på strømmen, beregner viskositeten og kan til og med rengjøre viskatet mellom prøvene. De følger det samme grunnleggende prinsippet, men tilbyr høy gjennomstrømning og redusert operatørfeil.
Falling Sphere Viscometer:Måler tiden det tar for en sfære med kjent tetthet og diameter for å falle en fast avstand gjennom væsken i et rør under tyngdekraften. Primært måler dynamisk viskositet (via Stokes 'lov), men kinematisk viskositet kan beregnes hvis tetthet er kjent. Mindre vanlig for standard kinematisk viskositetsmåling sammenlignet med kapillærmetoder.
Sammendrag:
DeStandard, primær metodefor måling av kinematisk viskositet innebærer å bruke enKalibrert glass kapillærviscometer(som en ubbelohde) nedsenket i enSvært stabilt konstant temperaturbad, nøyaktig målertidDet tar for et fast volum av væsken å strømme mellom to merker under tyngdekraften, og multipliserer denne gangen med viskometersKalibreringskonstant. Strengt overholdelse av prosedyrer skissert i standarder (ASTM D445, ISO 3104) og nøye oppmerksomhet på renslighet, temperaturkontroll og tidsbestemmelse er avgjørende for pålitelige resultater.