Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 сантипуаз [спз] = 0,001 паскаль-секунда [Па·с]

Исходная величина

Преобразованная величина

паскаль-секунда килограмм-сила-сек. на кв. метр ньютон-сек. на кв. метр миллиньютон-секунда на кв. метр дина-секунда на кв. сантиметр пуаз эксапуаз петапуаз терапуаз гигапуаз мегапуаз килопуаз гектопуаз декапуаз деципуаз сантипуаз миллипуаз микропуаз нанопуаз пикопуаз фемтопуаз аттопуаз фунт-сила-сек. на кв. дюйм фунт-сила-сек. на кв. фут паундаль-секунда на кв. фут грамм на сантиметр в секунду слаг на фут в секунду фунт на фут в секунду фунт на фут в час рейн

Логарифмические единицы

Подробнее о динамической вязкости

Общие сведения

Вязкость - свойство жидкостей противостоять силе, которая вызывает их текучесть. Вязкость подразделяют на два типа - на динамическую и кинематическую . В отличие от кинематической вязкости, динамическая или абсолютная вязкость - независима от плотности жидкости, так как она определяет внутреннее трение в жидкости. Абсолютная вязкость часто связана с напряжением сдвига, то есть напряжением, которое вызвано силой, действующей параллельно поперечному сечению тела, или, в нашем случае, жидкости. Для примера, представим жидкость настолько вязкую, что на протяжении нескольких минут она может держать форму, например куба, практически без изменений. Это может быть, например, густое фруктовое повидло. Положим этот куб на тарелку, и проведем по его верхней стороне рукой параллельно этой стороне. Сила, с которой рука действует на повидло, вызывает напряжение сдвига. Так как повидло очень вязкое, то оно потянется за рукой и куб изменит свою форму. То есть вязкость - это свойство повидла не растекаться, а, наоборот, следовать движению руки.

В основном вязкость - это свойство жидкостей и газов, хотя иногда твердые тела также описывают с помощью вязкости. Особенно это свойство присуще телам, если они подвергаются малому, но постоянному напряжению, и их форма постепенно искажается. Высокая вязкость вещества характеризуется высоким сопротивлением напряжению сдвига.

Когда говорят о вязкости вещества, то обязательно указывают температуру, при которой тело имеет эту вязкость, так как это свойство изменяется в зависимости от температуры. Например, гораздо легче размешать теплый мед, чем холодный, так как он менее вязок. То же происходит и со многими маслами. К примеру, оливковое масло при комнатной температуре совсем не вязкое, но в холодильнике его вязкость заметно увеличивается.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Кода говорят о вязкости, различают два типа жидкостей: ньютоновские и неньютоновские. Вязкость первых не зависит от силы, на них действующей. Со вторыми дело обстоит сложнее, так как в зависимости от величины этой силы и от того, как она приложена, они становятся более или менее вязкими. Хороший пример неньютоновской жидкости - сливки. В обычных условиях они почти совсем не вязкие. Их вязкость не изменяется, даже если приложить к ним небольшую силу, например, медленно мешать их ложкой. Если же увеличить эту силу, например если мешать их миксером, то вязкость также начнет постепенно увеличиваться, пока не станет настолько велика, что сливки смогут держать форму (взбитые сливки). Также ведут себя и сырые яичные белки.

Вязкость в повседневной жизни

Знания о вязкости и о том, как ее измерять и поддерживать, помогают и в медицине, и в технике, и в кулинарии, и в производстве косметики. Косметические компании зарабатывают огромную прибыль на том, что смогли найди идеальный баланс вязкости, который нравится покупателям.

Вязкость и косметика

Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей. Вязкость для каждого изделия подбирается индивидуально, в зависимости от того, для какой цели оно предназначено. Блеск для губ, например, должен быть достаточно вязким, чтобы долго оставаться на губах, но не слишком вязким, иначе тем, кто им пользуется, будет неприятно ощущать на губах что-то липкое. В массовом производстве косметики используют специальные вещества, называемые модификаторами вязкости. В домашней косметике для тех же целей используют разные масла и воск.

В гелях для душа вязкость регулируют для того, чтобы они оставались на теле достаточно долго, чтобы смыть грязь, но не дольше, чем нужно, иначе человек почувствует себя снова грязным. Обычно вязкость готового косметического средства изменяют искусственно, добавляя модификаторы вязкости.

Лосьоны, кремы и мази, лекарственные или косметические, различают по их вязкости. Все три вещества - эмульсии воды и жирных веществ, например масел. Эмульсии состоят из смеси двух или более несмешивающихся друг с другом веществ - в нашем случае, жира и воды. Чем больше в них содержится жира, тем они более вязкие. Чтобы стабилизировать эмульсию, часто используют эмульгаторы. Они нередко присутствуют в косметических средствах. Например, часто используются эмульгирующий воск, и цетилстеариловый эфир. Первый - это воск, обработанный средством, похожим на моющее, а второй - смесь насыщенных жирных кислот. Жирная и водная основы в некоторых лосьонах не смешаны, а разделены, как если бы мы налили в стакан пополам растительного масла и воды, не перемешивая их. Перед употреблением бутылочку с таким лосьоном взбалтывают, создавая кратковременную эмульсию. Позже она возвращается в прежнее состояние. Обычно в таких смесях водная основа менее вязкая, чем жирная основа, поэтому при взбалтывании вязкость всего лосьона становится где-то между водной и жирной основой.

Наибольшая вязкость - у мазей. Вязкость кремов - ниже, а лосьоны - наименее вязкие. Благодаря этому лосьоны ложатся на кожу более тонким слоем, чем мази и кремы, и действуют на кожу освежающе. По сравнению с более вязкой косметикой, их приятно использовать даже летом, хотя втирать их нужно сильнее и чаще приходится наносить повторно, так как они долго не задерживаются на коже. То, что они не так сильно держатся на волосах, позволяет успешно использовать их на голове и в других местах, где есть волосы, особенно как лекарственные средства. Мы часто представляем себе спиртовой раствор, когда слышим слово «лосьон», но на самом деле спирт в них уже почти не используется. Кремы и мази дольше остаются на коже, чем лосьоны, и сильнее ее увлажняют. Их особенно хорошо использовать зимой, когда в воздухе меньше влаги. В холодную погоду, когда кожа сохнет и трескается, очень помогают такие средства как, например, масло для тела - это что-то среднее между мазью и кремом. Мази намного дольше впитываются и после них кожа остается жирной, но они намного дольше остаются на теле. Поэтому их часто используют в медицине.

От того, понравилась ли вязкость косметического средства покупателю, часто зависит, выберет ли он это средство в будущем. Именно поэтому производители косметики тратят много усилий на то, чтобы получить оптимальную вязкость, которая должна понравиться большинству покупателей. Один и тот же производитель часто выпускает продукт для одних и тех же целей, например гель для душа, в разных вариантах и с разной вязкостью, чтобы у покупателей был выбор. Во время производства строго следуют рецепту, чтобы вязкость соответствовала стандартам.

Использование вязкости в кулинарии

Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания. Продукты с большой вязкостью, например, соусы, очень удобно использовать, чтобы намазывать на другие продукты, как хлеб. Их также используют для того, чтобы удерживать слои продуктов на месте. В бутерброде для этих целей используют масло, маргарин, или майонез - тогда сыр, мясо, рыба или овощи не соскальзывают с хлеба. В салатах, особенно многослойных, также часто используют майонез и другие вязкие соусы, чтобы эти салаты держали форму. Самые известные примеры таких салатов - селедка под шубой и оливье. Если вместо майонеза или другого вязкого соуса использовать оливковое масло, то овощи и другие продукты не будут держать форму. В салате часто предпочитают более вязкие соусы, но майонез содержит насыщенные жиры, которые наносят вред здоровью. Поэтому те, кто стараются питаться здоровой пищей, часто заменяют майонез смесью маложирного или обезжиренного йогурта и оливкового масла. Йогурт придает соусу вязкости, которую не может дать оливковое масло, а оливковое масло - тонкий аромат и немного жирности. В такой соус можно добавить приправ, например трав, бальзамического уксуса, или сока лимона, и тогда соус будет не только полезнее для здоровья, но и намного вкуснее майонеза. Важно только не переусердствовать с оливковым маслом, так как хоть оно и не содержит холестерина, количество жиров и калорий в нем достаточно высоко.

Вязкие продукты с их способностью удерживать форму используют также для украшения блюд. Например, йогурт или майонез на фотографии не только остаются в той форме, которую им придали, но и поддерживают украшения, которые на них положили.

По этой же причине так популярны сливочные соусы для макарон. При нагревании сливок и масла, они густеют и становятся более вязкими, что помогает при украшении блюд и придает соусу приятную консистенцию. В таком виде смесь этих двух продуктов используют как основу для сливочных соусов. Томатный соус не такой вязкий, как сливочный. Так как в сливках и масле содержится большой процент жира, в диетическом питании их часто заменяют молоком. При нагревании молоко загустевает намного хуже, чем сливки и масло, поэтому для увеличения его вязкости используют муку или крахмал. При этом может ухудшиться вкус блюда, особенно если добавить слишком много муки или крахмала, поэтому в таких соусах часто используют больше приправ, хотя это зависит от мастерства повара.

Вязкость растительных масел обычно недостаточно высока, поэтому для удобства использования их в кулинарии масла подвергают гидрогенизации. С помощью этого процесса производят маргарин. Гидрогенизированные масла лучше держатся на хлебе и других продуктах, а также их можно взбивать - свойство, которое часто используют в выпечке. Благодаря низкой цене и высокой вязкости, до недавнего времени маргарин пользовался большой популярностью на кухне. Теперь его используют реже, потому что с ним связан ряд проблем, например высокий уровень транс- и насыщенных жиров. Эти жиры повышают уровень холестерина в организме. В последнее время производители стараются уменьшить количество этих жиров, поэтому покупая маргарин, стоит проверить информацию о жирах на этикетке.

Вязкость в медицине

В медицине необходимо уметь определять и контролировать вязкость крови, так как высокая вязкость способствует ряду проблем со здоровьем. По сравнению с кровью нормальной вязкости, густая и вязкая кровь плохо движется по кровеносным сосудам, что ограничивает поступление питательных веществ и кислорода в органы и ткани, и даже в мозг. Если ткани получают недостаточно кислорода, то они отмирают, так что кровь с высокой вязкостью может повредить как ткани, так и внутренние органы. Повреждаются не только части тела, которым нужно больше всего кислорода, но и те, до которых крови дольше всего добираться, то есть, конечности, особенно пальцы рук и ног. При обморожении, например, кровь становится более вязкой, несет недостаточно кислорода в руки и ноги, особенно в ткань пальцев, и в тяжелых случаях происходит отмирание ткани. В такой ситуации пальцы, а иногда и части конечностей приходится ампутировать.

Высокая вязкость крови может быть вызвана не только низкими температурами, но также и наследственными заболеваниями или физиологическими аномалиями, при которых в крови слишком много кровеносных телец, слишком мало плазмы, или повышен холестерин. Лечится эта проблема медленным нагреванием обмороженных участков, разжижением крови дополнительной плазмой, а также другими способами.

Влияние вязкости на процесс извержения вулкана

Во время извержения вулкана вязкость магмы влияет на силу извержения. Чем меньше вязкость, тем более низкое давление требуется, чтобы вытолкнуть ее из кратера, и тем лучше она будет растекаться по склонам горы. Примеры таких вулканов - на Гавайских островах. Так как жидкую магму низкой вязкости легче вытолкнуть из кратера, то и извержения в таких вулканах случаются чаще, но они менее бурные, чем у вулканов с вязкой магмой.

Вулкан выталкивает вязкую магму из кратера при высоком давлении, и извержения похожи на взрывы, а не на плавно изливающуюся реку. Эти взрывы происходят из-за того, что в магме содержатся пузырьки воздуха. Такие взрывы очень опасны, так как их трудно предсказать. Одно из известных извержений такого типа - извержение Везувия в Помпеях в 79 году, которое погребло под лавой и пеплом несколько городов.

Увидеть извержение вулкана удается немногим, к тому же в большинстве случаев это опасно. Тем не менее, можно увидеть похожее явление у себя на кухне. Поставьте два вида супа на кухонную плиту, и доведите их до кипения. Один суп должен быть низкой вязкости, например куриный бульон, а второй - наоборот высокой вязкости, например суп-потаж или суп-пюре. Бульон будет кипеть, пока не выкипит вся жидкость, но скорее всего он лишь немного запачкает плиту, и то, только в том случае, если кастрюля переполнена. Кипение вязкого супа будет намного более бурным из-за пузырьков воздуха, которые в нем находятся. Так ведет себя не только суп, но и любая вязкая жидкость, например манная каша на фотографии.

Вязкость магмы зависит от температуры и от химического состава. Чем больше в составе магмы диоксида кремния, тем она более вязкая, благодаря структуре молекул кремнезема.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Кинематическая и динамическая вязкости масел

Вязкость (viscosity). Вязкость — это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости масла зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым, износ деталей. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя и других агрегатов. Вязкость — основная характеристика масла, по величине которой частично делается выбор масла для применения в конкретном случае.

Вязкость масла зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих масло, и является характеристикой масла как вещества. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов — температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда должны указываться условия определения вязкости.

Условия работы двигателя определяют два основных фактора, влияющих на определение вязкости — температура и скорость сдвига.

Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре(даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и eго вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.

Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):

• вискозиметры истечения , в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр (capillary viscometer) или сосуды с калиброванным отверстием на дне — вискозиметры Энглера (Engler) , Сейболта (Saybolt), Редвуда (Redwood) . В настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр; он отличается простотой и точностью определения. Скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна.
• ротационные вискозиметры (rotational viscometers), в которых определяется ди­намическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Вязкость характеризуется двумя показателями — кинематической (kinematic viscosity) и динамической вязкостью (dynamic viscosity). Единицы измерения динами­ческой вязкости: P — пуаз (Р -poise) или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вяз­кость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематичес­кой вязкости — стоке (St — stoke) илисантистокс (cSt — centistoke, I cSt = 1 мм 2 /с). Чис­ленные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в за­висимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при тем­пературе 20 — 100°С превышает динамическую примерно на 15 — 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 — 15%.

Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и вы­сокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискози­метр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стан­дартными температурами являются 40 и 100 °С.

Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно уста­новленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(Saybolt Universal Seconds). Этот упрощенный метод определе­ния кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользу­ются секундами Редвуда (Редвуда единицы — Redwood units) и градусами Энглера (Е°, Engler units). Градус Энглера — это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо изме­рить время вытекания воды при 20°С.

Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.

Характеристики низкотемпературной вязкости :

• обеспечивающая запуск холодного двигателя (maximumlow-temperature cranking viscosity), определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (ColdCranking Simulator) (ASTM D 5293);
• максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая прокачиваемость масла в двигателе (maximumlow-temperature pumping), определяется при помощи мини-ротационного вискозиметра MRV (Mini-RotaryViscometer) по методу ASTM D 4684;
• в качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости, могут быть определены граничная (предельная) температура прокачивания по ASTM 3829 (borderline pumping temperature) и вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (low temperature, low shear rate viscosity), так называемая тенденция к желеобразованию или индекс желирования (gelation index). Определяется на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методике ASTM D 51: (Scanning Brookfield method);
• фильтруемость (filterability) моторных масел при низкой температуре показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, приводящих к закупориванию масляного фильтра. Некоторое влияние на фильтруемость может оказать наличие воды в холодном масле. Фильтруемость моторных масла определяется по стандарту «General Motors» GM 9099P «Тест на определение фильтруемости моторного масла»(Engine Oil Filterability Test-EOFT) и оценивается как снижение потока в %.

Характеристики высокотемпературной вязкости:

• Кинематическая вязкость , определяемая на стеклянном капиллярном вискозиметре при 100°С и низкой скорости сдвига (ASTM D 445).
• Вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига HTHS , определяемая при температуре 150°С и скорости сдвига 10 6 с -1 Определяется: в Америке — с помощью имитатора конического подшипника TBS(TaperedBearing Simulator) (рис. 2.36) по методике ASTM D 4683, а в Европе — на вискозиметре Равенфильда иликонической пробке ТВР, аналогичной конструкции (Ravenfield Viscometer, Tapered-Plug Viscometer), по методикам СЕС L-36-A-90 или ASTM D 4741;
• Стабильность к сдвигу (shear stability) — это способность масла сохранять стабильную вязкость при продолжительном воздействии высокой деформации сдвига. Определяется: в Европе с помощью насос-форсунки Бош (Bosch injector), через которую 30 раз пропускается нагретое до 100°С масло и измеряется снижение вяз­кости (СЕС L-14-A-88), в Америке — также (ASTM D 6278) или в стендовом бензи­новом двигателе CRC L-38 после 10 часовой работы (ASTM D 5119).

Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда — это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому счита­ется, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfield viscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкос­тью (apparent viscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).

Низкотемпературная вязкость запуска двигателя (low-temperature cranking viscosity) является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холод­ном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигате­ля CCS (Cold Cranking Simulator) (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом, имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязко­сти. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для опреде­ления вязкости запуска (cranking viscosity) в сантипуазах (сП) при разных заданных тем­пературах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5° для SAE 25W; -10° для SAE 20W; -15° для SAE 15W; -20° для SAE 10W; -25° для SAE 5W и -30°С для SAE 0W).

Вязкость прокачивания (pumping viscosity) является мерой способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. Вязкость прокачивания измеряется в сантипуазах (сП = мПа с) и определяется согласно ASTM D 4684 на мини-ротационном вискозиметре MRV. Этот показатель важен для масел, способных желировать при медленном охлаждении. Таким свойством чаще всего обладают всесезонные минеральные моторные масла (SAE 5W-30, SAE 10W-30 и SAE 10W-40). При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разру­шения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Вязкость прокачивания определяется при разных заданных температурах (от -15° для SAE 25W до -40°С для SAE 0W). Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации.

Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (low temperature, low shearrate, viscosity/temperature dependent определяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметр Брукфильда (Scanning Brookfield method). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stable pour point). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.

Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой «General Motors» и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 — 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 — 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.

Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstability index). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Bosch injector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами — как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).

При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporary viscosity loss — TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре — имитаторе конического подшипника.

Зависимость вязкости от давления

При повышении давления, уменьшается оббьем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается.

При низкой температуре и высоком давлении вязкость масла в зацеплении шестерен , может увеличиться настолько, что масло станет твердой пластичной массой. Это явление оказывает определенное положительное действие, так как масло в пластичном состоянии не вытекает из зазора сопряженных поверхностей и уменьшает влияние ударных нагрузок на детали.

Вязкостно-температурные характеристики

С повышением температуры вязкость масла понижается. Характер изменения вязкости выражается параболой. Такая зависимость неудобна для экстраполяции для расчетов вязкости. Поэтому кривую зависимости вязкости от температуры строят полулогарифмических координатах, в которых эта зависимость приобретает практически прямой характер.

Индекс вязкости VI (viscosity index) — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон кривой.

Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей темпе­ратуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некото­рых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вяз­кость другого — мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI =100).. При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемо­го масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчетным путем.

Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел — значительно меньший (30 — 60), у ароматических масел — даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у полиэтиленгликолей — до 150, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.

Вязкость - это одна из основных характеристик моторного масла, которая определяется по стандарту SAE J300 . Областью применения данного стандарта является определение предельных значений для классификации моторных смазочных масел только в реологических терминах. Другие характеристики масел не рассматриваются или не включены. Напомним, что реология - это раздел физики, изучающий деформации и текучесть вещества. Это говорит о том, что любые попытки только на основании вязкости моторного масла определить его состав, эксплуатационные характеристики или применимость для конкретных двигателей является шарлатанством и недопустимы .

Стандарт SAE J300 регламентирует два блока свойств моторных масел - низкотемпературные и высокотемпературные вязкостные характеристики моторных масел.

Для определения низкотемпературных вязкостных характеристик моторного масла используются два теста:

• ASTM D5293 - Cold Crank Simulator (CCS ) или имитация холодного пуска. Данный метод определяет максимальную динамическую вязкость моторного масла, при которой обеспечивается гарантированный запуск двигателя штатными системами запуска при низких температурах. Вязкость определяется при температурах от -10 0 С до -35 0 С.
• ASTM D4684 - Mini Rotary Viscometer (MRV ) или тест на прокачиваемость. Этот метод назван по имени прибора, на котором проводится тест - вискозиметр. В этом методе определяется максимальная динамическая вязкость моторного масла, гарантирующая поступление масла во все пары трения в момент запуска двигателя. То есть, данный тест призван определить насколько будет безопасным тот самый холодных запуск двигателя, возможность которого определяет предыдущий тест. Так как перед запуском все моторное масло находится внизу в картере двигателя, то крайне важно, чтобы при запуске двигателя масло было как можно быстрее доставлено ко всем парам трения, в том числе и тем, которые находятся на самом верху двигателя. Вязкость определяется при температурах -15 0 С до -40 0 С.

Обратите внимание на то, что температура, при которой проводится тест на прокачивание моторного масла одного класса вязкости всегда на 5 градусов ниже, чем температура, при которой проводится имитация холодного пуска. Кроме того, необходимо отметить, что когда мы видим значения температур, при которых проводятся эти тесты, то должны понимать, что имеются в виду НЕ температуры окружающего воздуха , а непосредственно температуры моторного масла . А для того, чтобы температура моторного масла внутри двигателя достигла -35 0 С необходимо, чтобы двигатель находился при температуре окружающего воздуха в -35 0 С более двух суток.

Также следует обратить внимание на тот факт, что в перечне определяемых параметров при классификации по стандарту SAE J300 нет таких параметров, как температура застывания и температура потери текучести . Данные параметры довольно часто являются предметом различных дискуссий при попытке подбора моторного масла, но давайте попробуем разобраться, какие свойства моторного масла могут характеризовать эти два параметра.

Температура застывания моторного масла . Итак, давайте представим себе ситуацию, когда рядом стоят стакан и ведро с одним и тем же моторным маслом. Температура окружающего воздуха начинает постепенно снижаться. Моторное масло в стакане замерзнет значительно раньше, чем моторное масло в ведре, на поверхности которого будет ледяная корка, а внутри масло будет еще жидким. В обоих случаях масло будет замерзать при одной и той же температуре моторного масла , но для того, чтобы его температура снизилась до этой отметки время, проведенное моторным маслом при данной температуре окружающего воздуха , будет разным. Кроме того, сама по себе температура застывания моторного масла в двигателе не может принести потребителю какой-либо практической пользы, так как ему интересно не то, когда он гарантированно НЕ СМОЖЕТ завести двигатель, а то, когда он способен это сделать. Именно поэтому в стандарте SAE J300 не определяется температура застывания моторного масла. Вместо этого проводится тест имитирующий холодный запуск двигателя.

Температура потери текучести . Про данный параметр можно сказать ровно то же, что и про температуру застывания моторного масла. При одной и той же температуре окружающего воздуха моторное масло в трубке диаметром 5-6 мм и 20-30 мм потеряет текучесть за разное количество времени. Ну и безусловно можно повторить, что потребителю гораздо интереснее пределы, до которых масло гарантированно достигнет верхних пар трения, чем температура, при которой масло точно не сможет быть туда доставлено. Что и определяет использование в стандарте SAE J300 теста на прокачиваемость, в котором не рассматривается такой показатель как температура потери текучести.

Теперь перейдем к высокотемпературным вязкостным характеристикам моторного масла. Для их определения в стандарте SAE J300 также имеется два теста:

• ASTM D445 - Кинематическая вязкость при 100 0 С. Метод определяет минимальную кинематическую вязкость моторного масла при температурах, близких к рабочим температурам двигателя. Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности среды. Измерение кинематической вязкости производится под действием силы тяжести в капиллярном вискозиметре. В процессе измеряется время вытекания из калиброванной емкости через отверстие определенного диаметра под действием силы тяжести.
• ASTM D5481 - H igh T emperature H igh S hare (HTHS ) или вязкость при высокой температуре (150 0 С) и высокой скорости сдвига (10 6 с -1 ). Метод определяет минимальное значение динамической вязкости, при котором моторное масло гарантированно обеспечивает наличие масляной пленки на поверхностях движущихся деталей двигателя. По сути, в данном испытании происходит имитация реальных условий работы моторного масла в таких местах двигателя, как соединения гильзы цилиндра - поршневые кольца. Указанная скорость сдвига, которая реализуется вискозиметром, используемым в данном тесте, соответствует приблизительно 8000-9000 оборотов двигателя. Данный тест призван подтвердить тот факт, что при высокой температуре и высокой скорости сдвига масляная пленка будет существовать, не будет масляного голодания и повышенного износа движущихся частей двигателя. Параметр HTHS является крайне важным для классификации моторных масел по категории PC-11 , причем для подкатегории API FA-4 он становится критически важным. Поскольку по данному параметру мы можем оценить баланс между защитой двигателя и максимальной топливной эффективностью.

Ориентируясь на результаты описанных выше тестов стандарт SAE J300 описывает несколько классов вязкости, для каждого из которых указаны предельные значения параметров, определяемых в испытаниях. Классы вязкости сведены в приведенную таблицу. В ней присутствуют зимние классы вязкости, которые имеют в своем названии букву W и в таблице выделены синим цветом. Также имеются летние классы вязкости, которые отмечены в таблице красным цветом.

Для каждого из зимних классов вязкости указана вязкость CCS в единицах системы Си - миллипаскалях в секунду (это соответствует сантипуазам - единицам, в которых измеряется динамическая вязкость в системе единиц СГС ) при соответствующей температуре моторного масла. Принадлежность моторного масла к одному из зимних классов вязкости свидетельствует, что двигатель использующий данное моторное масло сможет завестись при данной температуре моторного масла.

Вязкость для теста MRV указана одна для всех зимних классов вязкости, но температура проведения теста различается для каждого класса.

Кроме того, для того, чтобы соответствовать одному из зимних классов вязкости моторное масло должно обладать определенной минимальной кинематической вязкостью при 100 0 С, значения указаны в единицах системы СИ - миллиметры квадратные на секунду (это соответствует сантистоксам - единицам, в которых измеряется кинематическая вязкость в системе единиц СГС ).

Для летних классов вязкости указано значение динамической вязкости в параметре HTHS , но тут речь идет, в отличии от максимального значения для зимних классов вязкости, о минимальном значении. При значении параметра HTHS ниже порогового возможно возникновение масляного голодания и повышенного износа частей двигателя.

Механические свойства

Твердость

Твердость полимеров указывается целыми числами от 0 до 95 с буквами А или D. Определение проводится по шкале Шор А и Шор D согласно ДИН 53505. Под твердостью по Шору понимается сопротивление материала вдавливанию наконечника определенной формы под действием силы давления пружины. Чем больше число, тем выше твердость. Буква А определяет более мягкие значения (резины), буква D -более твердые (пластики), причем области пересекаются.

Твердость сравнительная по Шору

Модуль упругости

Модуль упругости <МПа> является мерой жесткости материала. Он представляет собой постоянную величину и определяется в интервале относительного удлинения от 0,05% до 0,25%.

Плотность

Плотность полимеров лежит в пределах 0,95 - 1,4 г/см3 и более для наполненных. Плотность воды составляет 1 гр/см3, таким образом всегда можно рассчитать вес относительно воды.
Например 1литр пластика плотностью 1,1гр/см3 составит 1,1кг.
Важно знать при расчете расхода пластика или резины, сколько понадобится например кг на определенный объем материала.

Теплостойкость

Верхняя граница температуры эксплуатации для силиконовых полимеров лежит в пределах 200-450°С. Для полиуретанов в пределах 60-120С, за исключением композитных материалов.

Вязкость

Является важным показателем материалов, так как от нее зависит проливаемость и текучесть полимеров, а так же выход пузырей из жидких смесей до вулканизации.
Измеряется в CPS (сантипуазах) или mPas (милипаскаль в секунду).

Сравнительная таблица

Единица измерения вязкости жидкости CPS или mPas при 25С		Схожие по консистенции жидкости
		вода
5-10		молоко
50- 9 0		растительное масло
100-250		о ли в ковое масло
400-600		блинный сироп
5000-10000		цветочный сок
10000-20000		кефир
25000-40000		сгущенное молоко
35000-50000		цветочный мед
70000-100000		Кетчуп, майонез
250000		Арахисовое масло
>1,000,000

При выборе моторного масла для зимней эксплуатации следует обращать внимание на следующие технические характеристики, которые производители смазочных материалов обычно указывают в технических описаниях.

1. Температура замерзания (потери текучести) или Pour Point. Измеряется по ГОСТ 20287 или DIN ISO 3016 или ASTM D97. Этот параметр не имеет особого физического смысла для эксплуатации двигателя. Он указывается в целях хранения масла и указывает на то, что масло можно перелить из одной ёмкости в другую. Тем более что существуют специальные присадки – депрессоры, которые понижают температуру замерзания у минеральных масел. Добавив большое количество депрессорных присадок в минеральное гидрокрекинговое базовое масло можно добиться температуры замерзания готового масла даже ниже минус 40 С.

2. Динамическая вязкость при низкой температуре измеряемая при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (Cold Cranking Simulator) по методам DIN 51 377 или ASTM D 2602. Этот важный параметр показывает насколько двигателю будет трудно провернуть холодное масло в цилиндро-поршневой группе. Измеряется в мПа*с. Чем ниже этот параметр, тем лучше. Граничные значения вязкости для разных классов масел определяет международный стандарт SAE J300.

Стандарт SAE J300 последняя редакция

3. Динамическая вязкость при низкой температуре измеряемая на миниротационном визкозиметре MRV (Mini Rotary Viscometer) . Она измеряется при температуре на 5 С ниже, чем CCS и называется ещё «вязкостью прокачивания». Это показатель говорит о том, сможет ли загустевшее масло прокачать маслонасос двигателя и с какой скоростью холодное масло будет подано по маслоканалам к точкам смазки. Измеряется в мПа*с. Все три параметра – температура замерзания, динамическая вязкость CCS и динамическая вязкость MRV, чем меньше, тем лучше. Параметры CCS и MRV, участвуют в определения класса вязкости по SAE. Стандарт SAE определяет придельные значения вязкости при определённых температурах. Например масла вязкостью 5W-XX (20, 30, 40, 50) не должны иметь вязкость CCS при минус 30 С больше, чем 6600, а вязкость MRV не должна быть больше, чем 60000. Тогда это масло имеет право маркироваться, как 5W-XX.

В бытовых условиях можно так же оценить низкотемпературные свойства с помощью различных приспособлений. И если для многих регионов России морозы под 40 С это редкость, то для Якутии это будни. Вот пример таких испытаний от драйвовчанина Андрея Тоскина АКА Белководус.

Общепризнанный технический факт - масла, изготавливаемые на основе полиальфаолефинов (ПАО), имеют лучшие низкотемпературные свойства по сравнению с минеральными гидрокрекинговыми маслами. При этом масла на ПАО имеют явные преимущества и при летней эксплуатации: более низкая испаряемость - параметр NOACK в тех. описаниях, более высокая термостабильность, низкая окисляемость и коксуемость, лучший отвод тепла от смазываемых поверхностей.