Khi bạn thay dầu máy cho xe, khi bạn đổ dầu ăn vào chảo, hay bạn rót nước vào phích, chúng ta đều thấy rõ ràng rằng tốc độ chảy của chất lỏng này là khác nhau. Tất nhiên rồi, tốc độ này liên quan mật thiết đến thuật ngữ chuyên ngành, đó là : ĐỘ NHỚT. Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc rất nhiều yếu tố: Cấu tạo, môi trường, nhiệt độ,… từ đó nó sẽ có mục đích phục vụ khác nhau trong nhiều lĩnh vực.
Vậy cụ thể Độ Nhớt là gì? Công thức tính thế nào? Ứng dụng thực tế trong đời sống ra sao? Hãy cùng hãng Dầu Nhớt Fusito tìm hiểu chi tiết về điều này.
Độ nhớt là gì?
Độ nhớt là thước đo khả năng chống lại dòng chảy của chất lỏng.
Độ nhớt (Viscosity) được định nghĩa là lực cản ngăn chuyển động của chất lỏng, hay thường được gọi là độ dày của chất lỏng đó. Độ nhớt phát sinh khi có chuyển động tương đối giữa các lớp chất lỏng. Chính xác hơn, nó đo lường khả năng chống lại dòng chảy phát sinh do ma sát bên trong giữa các lớp chất lỏng khi chúng trượt qua nhau khi chất lỏng chảy. Nó cũng có thể được coi là thước đo độ dày của chất lỏng hoặc lực cản của chất lỏng đối với các vật thể đi qua nó.
Ở cấp độ phân tử, độ nhớt là kết quả của sự tương tác giữa các phân tử khác nhau trong chất lỏng. Đây cũng có thể hiểu là lực ma sát giữa các phân tử trong chất lưu. Cũng giống như trong trường hợp ma sát giữa các chất rắn chuyển động, Nó sẽ xác định năng lượng cần thiết để tạo ra một dòng chất lỏng.
Chất lỏng có độ nhớt lớn chống lại chuyển động vì lực mạnh giữa các phân tử của nó tạo cho nó nhiều ma sát bên trong, chống lại sự chuyển động của các lớp qua nhau. Ngược lại, chất lỏng có độ nhớt thấp chảy dễ dàng vì cấu tạo phân tử của nó dẫn đến ma sát rất ít khi nó chuyển động. Các chất khí cũng thể hiện độ nhớt, nhưng khó nhận thấy hơn trong các trường hợp thông thường.
Đơn Vị Đo Lường
Đơn vị đo độ nhớt trong hệ SI là poiseiulle (PI). Các đơn vị khác của nó là newton-giây trên mét vuông (N sm -2 ) hoặc pascal-giây (Pa s.) Công thức thứ nguyên là [ML -1 T -1 ].
Độ nhớt của chất lỏng giảm nhanh khi nhiệt độ tăng và của chất khí tăng khi nhiệt độ tăng. Do đó, khi đun nóng, chất lỏng chảy dễ dàng hơn, trong khi chất khí chảy chậm hơn. Ngoài ra, độ nhớt không thay đổi khi lượng vật chất thay đổi, do đó nó là một đặc tính chuyên sâu.
Công thức độ nhớt
Độ nhớt được đo bằng tỷ lệ giữa ứng suất cắt và gradien vận tốc trong chất lỏng. Nếu thả một quả cầu vào chất lỏng, độ nhớt có thể được xác định theo công thức sau:
Trong đó ∆ ρ là độ chênh lệch khối lượng riêng giữa chất lỏng và quả cầu được thử nghiệm, a là bán kính của quả cầu, g là gia tốc do trọng lực và v là vận tốc của quả cầu.
Các loại độ nhớt
Độ nhớt là thước đo ma sát của chất lỏng với dòng chảy của nó. Có hai cách để đo độ nhớt của chất lỏng như sau:
- Độ nhớt động lực học (Độ nhớt tuyệt đối)
- Độ nhớt động học
Một cách là đo sức cản của chất lỏng đối với dòng chảy khi có ngoại lực tác dụng. Đây được gọi là Độ nhớt Động lực học. Và một cách khác là đo dòng điện trở của chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực. Chúng tôi gọi số đo này của độ nhớt chất lỏng là độ nhớt động học.
Nhiều người nhầm lẫn giữa hai thước đo độ nhớt và coi chúng là một và giống nhau. Trong thực tế, chúng có sự khác biệt đáng kể giữa chúng. Đối với một số ứng dụng, độ nhớt động học hữu ích hơn độ nhớt tuyệt đối hoặc độ nhớt động lực học.
Chất lỏng Newton và không Newton
Đối với nhiều chất lỏng, tiếp tuyến hoặc cắt,ứng suất gây ra dòng chảy tỷ lệ thuận với tốc độ biến dạng cắt , hoặc tốc độ biến dạng , là kết quả. Nói cách khác, ứng suất cắt chia cho tốc độ biến dạng cắt là không đổi đối với một chất lỏng nhất định ở nhiệt độ cố định . Hằng số này được gọi là động , hay độ nhớt tuyệt đối và thường đơn giản là độ nhớt. Chất lỏng hoạt động theo cách này được gọi là Chất lỏng Newton để tôn vinh Isaac Newton , người đầu tiên đưa ra mô tả toán học về độ nhớt này.
Hầu hết các chất lỏng thông thường, được gọi là chất lỏng Newton, có độ nhớt không đổi. Có một lực cản lớn hơn khi bạn tăng lực, nhưng đó là một sự gia tăng tỷ lệ không đổi. Nói tóm lại, chất lỏng Newton tiếp tục hoạt động như một chất lỏng, cho dù có bao nhiêu lực tác động vào nó.
Phương trình Newton
Công thức độ nhớt thường được biểu thị bằng phương trình Newton cho chất lỏng:
F / A = n (dv / dr)
trong đó F đại diện cho lực và A đại diện cho diện tích. Vì vậy, F / A , hoặc lực chia theo diện tích, là một cách khác để xác định độ nhớt. Dv chia dr đại diện cho “tốc độ tuyệt đối,” hoặc tốc độ chất lỏng đang di chuyển. N là một đơn vị hằng số bằng 0,00089 Pa s (Pascal-giây), là một đơn vị đo độ nhớt động lực học. Luật này có một số ứng dụng thực tế quan trọng như in phun, công thức / thuốc tiêm protein và sản xuất thực phẩm / đồ uống.
Độ Nhớt của Dầu Máy định nghĩa thế nào?
Độ nhớt của chất bôi trơn là đặc tính quan trọng nhất. Độ nhớt có thể được định nghĩa là khả năng chống chảy và cắt của dầu. Việc chủ động theo dõi độ nhớt của chất bôi trơn có thể tạo ra sự khác biệt lớn đối với sức khỏe và tuổi thọ của máy móc của bạn.
Chúng tôi luôn nhấn mạnh rằng bước đầu tiên trong việc chọn dầu động cơ phù hợp phải là xác nhận. khuyến nghị của nhà sản xuất xe … Bạn sẽ tìm thấy chúng trong sách hướng dẫn sử dụng xe của mình. Nếu chưa có, bạn có thể sử dụng các công cụ tìm kiếm trực tuyến sẽ giúp bạn chọn dầu theo hãng xe và kiểu xe, cũng như các thông số động cơ.
Một trong những đặc tính quan trọng nhất của dầu nhớt, được mô tả chi tiết trong sách hướng dẫn của chủ sở hữu ô tô, là độ nhớt. Nó xác định mức độ dễ dàng dầu chảy qua động cơ ở một nhiệt độ cụ thể. cả với bên trong, được hình thành trong quá trình hoạt động của nó và với nhiệt độ môi trường xung quanh. Đây là một thông số quan trọng.
Độ nhớt được lựa chọn chính xác đảm bảo khởi động không gặp sự cố vào ngày đông lạnh giá, phân phối dầu nhanh chóng đến tất cả các bộ phận truyền động và duy trì màng dầu chính xác giúp động cơ không bị động cơ.
Phân loại độ nhớt
Độ nhớt được chia làm 2 loại:
- Độ nhớt động lực là lực cần thiết để làm trượt một lớp dầu này trên một lớp dầu khác. Đơn vị thường dùng là Centipoise (1cP = 1mPa.s).
- Độ nhớt động học được đo thông qua thời gian để một thể tích chất chuẩn của dầu nhớt chảy qua một ống chuẩn ở nhiệt độ chuẩn, thường là 40oC và 100oC. Đơn vị thường dùng để đo độ nhớt là Centistokes (1cSt = 1 mm2 /s).
Các yếu tố ảnh hưởng tới độ nhớt
Độ nhớt bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Công thức và chất lượng của chất bôi trơn sẽ ảnh hưởng đến mức độ nhớt của nó sẽ giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên. Ngoài ra độ nhớt bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như nhiễm nước, các hạt hoặc các chất bôi trơn khác.
Đơn vị đo lường
Mặc dù VI (Viscosity Index) không có đơn vị đo lường, nhưng ai cũng biết rằng chỉ số độ nhớt của:
- Dầu khoáng thông thường là từ 95 đến 100.
- Dầu khoáng tinh chế cao có VI khoảng 120.
- Dầu tổng hợp có thể có VI gần 250. A cao hơn số có nghĩa là chất bôi trơn thay đổi độ nhớt ở tốc độ thấp hơn dựa trên nhiệt độ.
Tính Độ Nhớt Dầu Động Cơ theo tiêu chuẩn SAE
Độ nhớt của dầu động cơ được mô tả theo phân loại của Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) … Trong tiêu chuẩn này, dầu nhờn được chia thành mùa đông (ký hiệu bằng số và chữ “W” – từ “mùa đông”: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) và “mùa hè” (chỉ được mô tả bằng các số: SAE 20, 30, 40, 50, 60).
Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) đã thiết lập một hệ thống mã số để phân loại dầu động cơ theo đặc tính độ nhớt của chúng , được gọi là SAE J300 . Các cấp độ nhớt ban đầu đều là cấp đơn chất, ví dụ như dầu động cơ điển hình là SAE 30. Điều này là do tất cả các loại dầu đều loãng khi đun nóng, do đó, để có được độ dày màng phù hợp ở nhiệt độ hoạt động, các nhà sản xuất dầu cần bắt đầu với loại dầu đặc.
Điều này có nghĩa là trong thời tiết lạnh, động cơ sẽ khó khởi động vì dầu quá đặc để quay. Tuy nhiên, công nghệ phụ gia dầu ra đời cho phép dầu loãng chậm hơn (tức là giữ được chỉ số độ nhớt cao hơn); Điều này cho phép lựa chọn dầu loãng hơn để bắt đầu, ví dụ: “SAE 15W-30”, một sản phẩm hoạt động giống như SAE 15 ở nhiệt độ lạnh (15W cho mùa đông) và giống như SAE 30 ở 100 ° C (212 ° F).
Do đó, có một bộ đo hiệu suất nhiệt độ lạnh (0W, 5W, 10W, 15W và 20W). Bộ số đo thứ hai dành cho hiệu suất nhiệt độ cao (8, 12, 16, 20, 30, 40, 50). Tài liệu SAE J300 xác định các chỉ số đo độ nhớt liên quan đến các cấp này.
Chi tiết về tiêu chuẩn cũng như hiệp hội SAE sẽ được chúng tôi đăng tải trên bài viết khác, mời quý vị chờ đón đọc.
Tại sao độ nhớt lại quan trọng trong cuộc sống hàng ngày
Mặc dù độ nhớt có vẻ không quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, nhưng nó thực sự có thể rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ:
- Bôi trơn trong xe. Khi bạn đổ dầu vào xe hơi hoặc xe tải của bạn, bạn nên biết về độ nhớt của nó. Đó là bởi vì độ nhớt ảnh hưởng đến ma sát, và ma sát, đến lượt nó, ảnh hưởng đến nhiệt. Ngoài ra, độ nhớt cũng ảnh hưởng đến tốc độ tiêu thụ dầu và mức độ dễ dàng khởi động xe của bạn trong điều kiện nóng hoặc lạnh. Một số loại dầu có độ nhớt ổn định hơn, trong khi những loại khác phản ứng với nhiệt hoặc lạnh; nếu chỉ số độ nhớt của dầu thấp, dầu có thể trở nên loãng hơn khi nóng lên, điều này có thể gây ra các vấn đề khi bạn vận hành xe vào ngày hè nóng nực.
- Có thể sử dụng phụ gia để cải thiện chỉ số độ nhớt. Điều này cho phép chất bôi trơn được pha chế để đáp ứng các thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị. Bạn nên kiểm tra thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị để xác định loại dầu nhớt phù hợp và cân nhắc điều kiện khí hậu và vận hành khi lựa chọn.
- Nấu nướng. Độ nhớt đóng một vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị và phục vụ thực phẩm. Dầu ăn có thể thay đổi hoặc không thay đổi độ nhớt khi chúng nóng lên, trong khi nhiều loại trở nên nhớt hơn nhiều khi chúng nguội đi. Chất béo có độ nhớt vừa phải khi đun nóng, trở nên rắn khi ướp lạnh. Các món ăn khác nhau cũng phụ thuộc vào độ nhớt của nước sốt, súp và món hầm. Ví dụ, một món súp khoai tây đặc và tỏi tây, khi nó ít nhớt hơn, sẽ trở thành màu xanh lam kiểu Pháp. Một số chất lỏng nhớt tạo thêm kết cấu cho thực phẩm; chẳng hạn như mật ong, khá nhớt và có thể thay đổi “cảm giác miệng” của món ăn.
- Chế tạo. Thiết bị sản xuất yêu cầu bôi trơn thích hợp để chạy trơn tru. Dầu nhớt quá nhớt có thể làm kẹt và tắc đường ống dẫn. Dầu nhớt quá loãng sẽ bảo vệ quá ít cho các bộ phận chuyển động.
- Dược phẩm. Độ nhớt có thể rất quan trọng trong y học khi chất lỏng được đưa vào cơ thể qua đường tĩnh mạch. Độ nhớt của máu là một vấn đề chính: máu quá nhớt có thể hình thành các cục máu đông nguy hiểm bên trong, trong khi máu quá loãng sẽ không đông được; điều này có thể dẫn đến mất máu nguy hiểm và thậm chí tử vong.
Lời kết
Dầu động cơ và đặc biệt là các chất phụ gia cũng trải qua quá trình thoái hóa nhiệt và cơ học, làm giảm độ nhớt và độ kiềm dự trữ của dầu. Ở độ nhớt giảm, dầu không có khả năng bôi trơn động cơ, do đó làm tăng độ mài mòn và khả năng bị quá nhiệt. Độ kiềm dự trữ là khả năng của dầu chống lại sự hình thành axit. Nếu độ kiềm dự trữ giảm xuống 0, các axit đó sẽ hình thành và ăn mòn động cơ. Do vậy trong lĩnh vực dầu nhớt ô tô, xe máy, các bạn nên lưu ý để tránh được những thiệt hại cho tài sản của mình.
