當黏度是一個常數
最簡單、最「規矩」的液體遵循牛頓型流動:它們的黏度是一個固定數值,無論你剪切得多輕或多用力都不變。把剪切應力加倍,剪切速率也隨之加倍;兩者之比——即黏度——保持不動。這類以牛頓命名的液體,最貼合我們的日常直覺。
純水、簡單的油、甘油、輕質礦物油,以及普通的蔗糖糖漿都接近牛頓型。藥物溶於單一溶劑的真溶液也是如此,只要其中沒有任何成分構建起結構。這類液體易於規定、易於測量——正因如此,在我們處理更複雜的現實行為之前,它們是絕佳的起點。
讀懂流變曲線
我們把流動行為畫在流變曲線圖上:一軸為剪切速率,另一軸為剪切應力。對牛頓型液體而言,曲線是一條過原點的直線。它的斜率固定,而由於黏度等於應力 ÷ 速率,斜率恆定就意味著黏度恆定。線越陡,液體越黏。這條乾淨的直線,就是你將學會一眼認出的標誌。
溫度:那個大槓桿
牛頓型黏度對剪切恆定,但對溫度則遠非恆定。把液體加熱,分子彼此更容易滑過,黏度便下降——往往下降得很陡。這就是為什麼蜂蜜在溫暖的窗邊會變稀,油性基質在手中會變軟。對測量來說這點至關重要:報告黏度卻不附溫度,這個數值幾乎沒有意義。
Why temperature is always quoted
A light oil measured in an Ostwald viscometer:
at 20 C -> eta = 90 cP
at 40 C -> eta = 45 cP
A 20 C rise has roughly HALVED the viscosity.
Lesson: "viscosity = 90 cP" is incomplete.
Always write "90 cP at 20 C".正因如此,奧氏黏度計——乃至任何用來繪製流變曲線的儀器——都要在恆定於規定溫度(通常為 20 或 25 °C)的水浴中運行。一旦控制好溫度,牛頓型液體就成了實驗室裡最易於重現測量的對象之一。