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粘度、稠度和表面張力的共同點(diǎn)及在日常生活中的應(yīng)用
來源:學(xué)涂 瀏覽 890 次 發(fā)布時(shí)間:2024-07-01
我們經(jīng)常聽到有關(guān)粘度(viscosity)、稠度(consistency)和表面張力(surface tension)之間差異的問題。這個問題通常還有第二部分:"我們?nèi)绾螌y量結(jié)果與這些不同的特性聯(lián)系起來?
答案很簡單:它們各不相同,測量方法不一樣,測量結(jié)果也無法相互關(guān)聯(lián)。
它們的一個共同點(diǎn)是,每種屬性都是液態(tài)材料的屬性。轉(zhuǎn)換這些屬性之間的測量結(jié)果注定是徒勞。
然而,這些測量方法中的每一種都會對許多類型產(chǎn)品的配方開發(fā)、生產(chǎn)方法和最終質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。在醫(yī)療保健、食品生產(chǎn)、涂料和制藥等不同行業(yè)中,液體的這些屬性至關(guān)重要。
定義
最簡單的定義是,粘度是液體流動阻力的量度。這個簡單定義由于實(shí)際液體現(xiàn)實(shí)情況變得復(fù)雜。
有的液體反應(yīng)合理,在很大的速度范圍內(nèi)對流動具有相同阻力;
有的液體速度越快阻力越大,有的速度越快阻力越小;
有的液體會隨著時(shí)間的推移,阻力發(fā)生變化。
這給測量帶來了一些有趣的挑戰(zhàn)。唯一的共同特征是所有粘度值都會隨溫度變化。
稠度是與緊致或濃稠度有關(guān)的屬性。
該術(shù)語用于指僅在重力作用下流動的許多材料。
這些測量的原理是在特定時(shí)間段內(nèi)觀測流動的范圍或距離。
測量術(shù)語通常是時(shí)間和距離的推導(dǎo),無法轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)流變學(xué)術(shù)語。
與粘度一樣,稠度也會隨溫度的變化而變化。
表面張力是最容易定義的概念。它是液體表面分子之間的吸引力。這種吸引力使液體不會飛散到空氣中,并阻止液體滲透到表面。
當(dāng)表面張力降低時(shí),液體更容易與其他材料混合。例如,洗滌劑可降低水的表面張力,使水能夠滲透衣物纖維,沖走污垢。
觀看蜘蛛在水面上行走,觀察表面張力的影響。蜘蛛的腿不會穿透水面。
表面張力是接觸角分析的基本特征。這是液體與固體表面或基質(zhì)之間的相互作用。
這是液體受溫度影響的另一種現(xiàn)象。
粘度、稠度和表面張力這三種屬性有兩個共同點(diǎn):各個都是液體的特性,并且都受溫度影響。
下面是一些在日用品開發(fā)和生產(chǎn)中使用這些測量方法的例子。
在涂料行業(yè)中,有幾種產(chǎn)品特性可以通過這些液體特性來定義。
表面張力的影響與附著力特性直接相關(guān)。附著力對于油墨和涂料的開發(fā)非常重要,因?yàn)樗鼈儽仨毮軌蚋街诓煌谋砻嫔稀?
表面張力和相關(guān)的接觸角分析是涂料和油墨與固體表面或基材結(jié)合的關(guān)鍵。
粘度水平是開發(fā)涂料應(yīng)用方法和系統(tǒng)的關(guān)鍵,因?yàn)檫@一屬性會影響流動特性。
石油產(chǎn)品規(guī)格通常以粘度來定義。
例如,機(jī)油名稱(如10W/30)就是一種粘度參考。
粘度測量和比較用于監(jiān)測潤滑油的劣化情況。
表面張力測試用于檢測變壓器油等產(chǎn)品中的雜質(zhì)。
這些液體特性在食品生產(chǎn)中有大量應(yīng)用。
表面張力是確定沙拉醬中不同液體成分可混合性的一個重要因素。
粘度測量的價(jià)值在于開發(fā)番茄醬配方等產(chǎn)品,以獲得厚度和流動性的最佳組合。
許多番茄制品、調(diào)味品和芥末等調(diào)味品的加工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)是一種名為博斯特威克稠度測量儀的稠度測量裝置。
在制藥領(lǐng)域,表面張力是影響給藥系統(tǒng)功效或設(shè)計(jì)的一個重要因素。例如
開發(fā)粘合劑(如聚合物或淀粉)與膠囊藥物顆粒的最有效關(guān)系
開發(fā)復(fù)雜的液態(tài)機(jī)械結(jié)構(gòu),確定新型脂質(zhì)體集中給藥系統(tǒng)的釋放條件
特殊運(yùn)送要求,如眼藥水。
這些開發(fā)活動轉(zhuǎn)化為材料和生產(chǎn)控制應(yīng)用,其中粘度測量通常是質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
防水就是一個產(chǎn)品開發(fā)在很大程度上依賴表面張力的例子。
用于防水帳篷織物的產(chǎn)品是基于織物編織的空間大小與雨滴的附著力或表面張力之間的關(guān)系。
習(xí)慣露營的人都知道,這些織物帳篷會將雨水排出。
不過,如果用手指按壓液滴,它就會穿過織物上的小空隙。
血液粘度可能是與心血管風(fēng)險(xiǎn)因素(如心臟病)相關(guān)的唯一參數(shù):
高血壓、高低密度脂蛋白、II型糖尿病和肥胖癥
高血液粘度是這些因素向動脈壁傳遞炎癥前損傷的主要機(jī)制。
血液粘度通常使用基于毛細(xì)管技術(shù)的自動掃描粘度計(jì)進(jìn)行測量。
這些例子只是觸及了粘度、稠度和表面張力測量重要性的表面。液體的這些特性對于各種產(chǎn)品的開發(fā)、加工和運(yùn)輸都非常重要。它們之間的相互關(guān)系雖然不能相互轉(zhuǎn)換,但往往對配制可接受和可生產(chǎn)的產(chǎn)品至關(guān)重要。
由于這些因素相互關(guān)聯(lián),測量結(jié)果可以相互轉(zhuǎn)換似乎是合乎邏輯的。然而,粘度、稠度和表面張力測量值之間并沒有普遍的相關(guān)性。