Apa perbedaan antara viskositas dinamis dan kinematik?

Viskositas adalah sifat material yang mendasar ketika mempelajari aliran fluida dalam aplikasi apa pun. Dua jenis viskositas yang paling umum adalah dinamis dan kinematik. Hubungan antara kedua properti ini sangat sederhana.

Viskositas dinamis (juga disebut viskositas absolut) adalah pengukuran resistensi internal suatu fluida terhadap aliran, sedangkan viskositas kinematik adalah rasio viskositas dinamis terhadap kepadatan. Berdasarkan persamaan di atas, dua fluida dengan viskositas dinamis yang sama dapat memiliki viskositas kinematik yang sangat berbeda bergantung pada massa jenisnya dan sebaliknya. Oleh karena itu, tidak selalu mudah untuk memahami arti fisik dari sifat kedua bahan ini.

Sederhananya, viskositas dinamis memberi Anda informasi tentang gaya yang diperlukan untuk membuat suatu fluida mengalir pada laju tertentu, sedangkan viskositas kinematik menunjukkan seberapa cepat suatu fluida mengalir ketika gaya tertentu diterapkan.

Hambatan internal terhadap aliran fluida (viskositas dinamis) berarti adanya gaya yang terlibat dalam perpindahan fluida. Gaya ini (F) sebanding dengan:

1) Laju geser (SR)

2) Luas permukaan (A)

3) Viskositas dinamis (η)

F=ηA ×SR

Dalam persamaan di atas (hukum viskositas Newton), viskositas dinamis digunakan sebagai konstanta proporsionalitas antara tegangan F/A dan laju deformasi atau laju geser. Cara lain untuk memikirkan viskositas kinematik adalah dengan menyadari bahwa ia mempunyai koefisien difusi [cm 2 / s]. Karena alasan ini, viskositas kinematik kadang-kadang disebut difusivitas momentum, analog dengan difusivitas panas dan massa. Dalam pengertian ini, viskositas dinamis adalah sifat yang lebih mendasar, sedangkan viskositas kinematik adalah sifat turunan.

Secara historis, metode pengukuran viskositas yang dipilih adalah viskositas kinematik karena tidak melibatkan pengukuran gaya. Pada sebagian besar viskometer "kinematis", aliran fluida didorong oleh gravitasi (g). Metode-metode ini (kapiler, corong...) hanya mengukur waktu yang diperlukan suatu fluida untuk mengalir melalui geometri tertentu. Viskometer yang lebih akurat mengandalkan pengukuran tegangan geser pada laju geser tertentu. Hal ini memungkinkan karakterisasi yang lebih lengkap dari sidik jari viskositas (yaitu viskositas versus laju geser) fluida kompleks non-Newtonian.

Perbedaan lain antara kedua properti ini adalah keunikan unitnya. Satuan viskositas dinamis adalah MPa-s dalam satuan SI dan CP setara (sentimeter) dalam CGS. Di sisi lain, satuan viskositas kinematik yang paling umum adalah satuan SI dalam sentimeter per detik dan CGS dalam centistokes (tabung sentimeter), tetapi juga bergantung pada industri atau aplikasi apakah diukur dalam lebih dari satu satuan sembarang. Hal ini terjadi pada Saybolt Universal Seconds (SUS) dalam industri perminyakan, dimana waktu yang dibutuhkan 60cm3 fluida untuk mengalir melalui tabung kalibrasi pada suhu 38 derajat digunakan sebagai ukuran viskositas. Contoh lainnya adalah menggunakan "cangkir" untuk mengukur waktu yang diperlukan sampel tertentu untuk mengalir melalui corong dengan geometri tertentu. Metode ini sering digunakan sebagai pengukur indeks viskositas karena tidak memberikan hasil yang konsisten yang dapat dibagikan antar laboratorium.

Jadi yang mana yang sebaiknya Anda gunakan? Jika Anda tertarik pada interaksi antar molekul yang dapat dijelaskan dalam bentuk tekanan mekanis, maka viskositas dinamis lebih tepat. Misalnya, viskositas dinamis dapat menentukan pengaruh perubahan formulasi terhadap interaksi molekul dan viskositas. Sebaliknya, viskositas kinematik telah menjadi standar dalam industri perminyakan karena kesederhanaan viskometer kinematik. Oleh karena itu, viskositas kinematik lebih cocok jika perhatiannya tertuju pada gerak fluida dan medan kecepatan, karena viskositas tersebut membawa informasi tentang perambatan gerak yang disebabkan oleh gesekan.