Віскозиметрія

Віскозиме́трія (від лат. viscosus — в’язкий, клейкий і грец. μετρέω — вимірювати) — сукупність методів і засобів вимірювання в’язкості рідин, газів, пластичних і дисперсних систем.

Історична довідка

Перші уявлення про в’язкість викладено у працях англійських натуралістів 18 ст. Р. Бойля та Р. Гука, які досліджували течію рідин і властивості мильних плівок. Фундаментальні основи теорії внутрішнього тертя заклали у 18–19 ст. роботи І. Ньютона (сформулював закон внутрішнього тертя для рідин Ньютона); Ж. Л. Пуазейля (дослідив ламінарну течію рідин у капілярах), Дж. Г. Стокса (автора закону руху кульки у в’язкому середовищі), О. Рейнольдса (встановив критерії переходу ламінарного руху в турбулентний; див. Турбулентність конвективна), В. Ф. Оствальда (розробив один із класичних капілярних віскозиметрів), П. Дж. Флорі (дослідив залежність в’язкості полімерних систем від молекулярної маси). Важливе значення для розвитку віскозиметрії мали роботи фізика М. Месовича (1907; тепер Україна — 1992; Польща), який досліджував анізотропну в’язкість рідких кристалів.

В Україні дослідження в’язкості рідин і дисперсних систем розвивалися у працях учених Київської, Харківської та Дніпровської наукових шкіл. Значний внесок у розвиток реології та фізико-хімічної механіки дисперсних систем зробив колектив Інституту колоїдної хімії та хімії води імені А. В. Думанського НАН України, де проводили дослідження структурно-механічних властивостей дисперсних систем.

Характеристика

Завдання

Віскозиметрія є одним із розділів реології та фізико-хімічного аналізу речовин і матеріалів. Основне завдання віскозиметрії — визначення внутрішнього тертя середовища, що проявляється під час його течії або деформації. Основною фізичною величиною у віскозиметрії є динамічна в’язкість η та кінематична в’язкість ν.

В’язкість характеризує опір рідини або газу переміщенню сусідніх шарів середовища; є однією з найважливіших характеристик рідких і газоподібних систем. Вона визначає:

• характер течії рідини;
• гідродинамічний опір;
• інтенсивність масо- та теплообміну;
• диспергування і перемішування;
• стабільність суспензій та емульсій.

Методологія

Т е о р е т и ч н і  м е т о д и  віскозиметрії ґрунтуються на: молекулярно-кінетичній теорії; статистичній механіці; рівняннях Нав’є — Стокса; реологічних моделях ньютонівських і неньютонівських рідин.

П р а к т и ч н і   м е т о д и  використовують різні фізичні чинники досліджуваного середовища.

Капілярна віскозиметрія базується на вимірюванні часу протікання рідини через тонкий капіляр під дією сили тяжіння або перепаду тиску (капілярний потік; див. Пуазейля — Гагена закон); має високу точність, однак придатна переважно для ньютонівських рідин.

Ротаційна віскозиметрія: в’язкість визначають за моментом сил, що виникають у процесі обертання одного тіла відносно іншого у досліджуваному середовищі; придатна для полімерів, паст, суспензій, лакофарбових матеріалів, харчових речовин.

Метод падаючої кульки базується на вимірюванні швидкості руху кульки у рідині згідно із законом Стокса (визначає силу опору, яка діє на сферичне тіло під час його повільного руху у в’язкому середовищі); використовують для прозорих рідин середньої в’язкості.

Вібраційна віскозиметрія: в’язкість визначають за зміною параметрів коливань зануреного у рідину тіла; застосовують для автоматичного технологічного контролю.

Ультразвукова віскозиметрія базується на залежності поширення ультразвуку від в’язкості середовища; використовують у високотемпературних і агресивних середовищах.

Відповідно до методів віскозиметрії розроблено різні типи віскозиметрів: капілярні, ротаційні, кулькові, вібраційні, ультразвукові, електромагнітні та мікрофлюїдні (прилади для нанотехнологій і біомедицини). Сучасні цифрові віскозиметри забезпечують автоматичну реєстрацію реологічних характеристик і комп’ютерне опрацювання даних.

Значення

Віскозиметрію широко застосовують у хімічній промисловості, нафтогазовій галузі, металургії, харчовій промисловості, фармації, косметології, біотехнології; медицині; полімерному виробництві; лакофарбовій промисловості; гірничій справі; екологічному моніторингу. Зокрема, у нафтогазовій промисловості віскозиметрію використовують для оцінювання властивостей нафти, бурових розчинів і палива. У медицині дослідження в’язкості крові має діагностичне значення. У харчовій галузі контролюють консистенцію продуктів — соусів, сиропів, молочних сумішей тощо. Особливо важливою є віскозиметрія у реології полімерів, де за в’язкістю визначають молекулярну масу та ступінь полімеризації речовин.

Література

1. Jean Léonard Marie Poiseuille Recherches expérimentales sur le mouvement des liquides dans les tubes de très petits diamètres // Comptes rendus de l’Académie des sciences. 1840. Vol. 11. P. 961–967.
2. George Gabriel Stokes On the effect of the internal friction of fluids on the motion of pendulums // Transactions of the Cambridge Philosophical Society. 1851. Vol. 9. P. 8–106.
3. Maurice Couette Études sur le frottement des liquides // Annales de Chimie et de Physique. 1890. Série 6. Vol. 21. P. 433–510.
4. Barnes H. A., Hutton J. F., Walters K. An Introduction to Rheology. Amsterdam : Elsevier, 1989. 201 p.
5. Tanner R. I. Engineering Rheology. 2nd ed. Oxford : Oxford University Press, 2000. 512 p.
6. Bird R. B., Stewart W. E., Lightfoot E. N. Transport Phenomena. Revised 2nd ed. Hoboken : John Wiley & Sons, 2007. 928 p.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький

Покликання на цю статтю: Білецький В. С. Віскозиметрія // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Віскозиметрія (дата звернення: 10.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 13.05.2026