Một chất lỏng khi bị tác động bởi một ngoại lực nó sẽ xuất hiện ứng suất chống lại sự biến dạng của nó. Ứng suất này được gọi là ứng suất nhớt, vì nó được tạo ra bởi chính độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt chính là độ đo xác định mối quan hệ giữa ứng suất tiếp và tốc độ biến dạng của chất lỏng.

Độ nhớt là một thuộc tính của chất lỏng chống lại sự chuyển động tương đối giữa hai bề mặt của chất lỏng khi chúng di chuyển với các vận tốc khác nhau.

Khi chất lỏng chảy trong ống, các hạt lỏng gần trục của ống thường di chuyển nhanh hơn các hạt long gần thành của nó, đó chính là ảnh hưởng của tính nhớt dính của hạt lỏng trên thành ống.

Một chất lỏng không có sức đề kháng với ứng suất cắt được gọi là chất lỏng lý tưởng hoặc chất lỏng không nhớt. Độ nhớt không (zero) chỉ quan sát thấy được ở nhiệt độ rất thấp đối với một số chất lỏng gọi là chất siêu lỏng.

Độ nhớt động lực

Phương trình đơn giản nhất xác định độ nhớt trong trường hợp chất lỏng Newton không nén được và có phân bố vận tốc theo phương thẳng đứng như hình vẽ dưới đây là:

τ = µ dv dy (4)

Trong đó τ là ứng suất tiếp tạo ra giữa các lớp của chất lỏng nhớt, µ hệ số nhớt động lực của chất lỏng, v là vận tốc của dòng chất lỏng và y phương vuông góc với ứng suất tiếp. Trong hệ thống đơn vị SI đơn vị của hệ số nhớt động lực là Pa.s.

Hình 4: Phân bố thẳng đứng của vận tốc dòng chảy

Độ nhớt động học

Hệ số nhớt động học hay còn gọi là hệ số khuếch tán động lượng, thường được ký hiệu bởi ν như sau:

ν = µ ρ (5)Đơn vị của ν là m2.s−1.

Đây là một tham số quan trọng xác định số Reynold biểu thị tỷ số giữa lực quán tính và lực nhớt.

Độ nhớt khối

Đối với chất lỏng nén được ngoài hệ số nhớt động lực được định nghĩa ở trên liên quan đến ứng suất tiếp (ứng suất cắt), còn xuất hiện một loại độ nhớt khác gọi là độ nhớt khối λ liên quan đến đến tốc độ nén hoặc giãn nở của chất lỏng. Đưa vào tham số ζ như hệ số nhớt thứ 2 cũng gọi là độ nhớt số khối và được định nghĩa như sau:

ζ = λ + 2 3 µ (6)

Cả độ nhớt số khối ζ và độ nhớt động lực µ không phải là hằng số. Nói chung, chúng phụ thuộc vào mật độ, áp suất và nhiệt độ. Phương trình mô tả mối quan hệ này được gọi là phương trình trạng thái.

Độ nhớt khối chỉ quan trọng khi chất lỏng đang được nén nhanh hoặc mở rộng, chẳng hạn như trong sóng âm và sóng xung kích.

Độ nhớt của một số chất lỏng

Bảng dưới đây nêu ra một độ nhớt động lực của một số chất lỏng tiêu biểu ở nhiệt độ 250C

Bảng 1. Độ nhớt động lực một số chất lỏng ở 250C Chất lỏng Độ nhớt (Pa.s) acetone 3.06 × 10−4 benzene 6.04 × 10−4 castor oil 0.985 ethanol 1.074 × 10−3 olive oil 0.081 sulfuric acid 2.42 × 10−4 nước 8.94 × 10−4

Tài liệu tham khảo

• G. K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, ISBN 0-521-66396-2, 1967.

• B. Le Méhauté, An introduction to Hydrodynamics and water waves, Springer Science + Buisiness Media, LLC, 1976.

• L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Fluid Mechanics, Reed Educational andProfesional Publishing Ltd, 2000.