黏度:基础概念
所有物质均由原子或分子通过吸引力结合而成。若这种力极强,原子或分子难以自由移动,便形成固体(如木材);若吸引力较弱,原子或分子可相对滑动但无法彻底分离,则形成液体(如水);若吸引力极微弱,原子或分子可自由运动,便形成气体(如氖气)。
液体与气体均属流体——即能流动且无固定形态的物质。黏度是流体的核心特性。
黏度的本质
流体中的原子或分子间始终存在吸引力。当流体分子相互滑过时会产生摩擦,类似于固体表面间的摩擦。要使流体流动,必须施加足够能量克服这种摩擦,即需对流体做功——施加足够的”推力”使其运动。
日常中这种推力往往很小:我们行走时无需刻意用力空气就会让路,搅拌咖啡也不费力。但对于糖浆这类流体,若以搅拌咖啡的速度快速搅动,会立即感受到明显阻力。
我们称糖浆比水”更稠”或”黏度更高”。黏性流体(如糖浆、胶水)具有浓稠粘滞的特性,会抵抗流动。黏度即衡量这种流动阻力的程度,反映了克服分子层间摩擦所需的剪切力大小。
温度升高时流体黏度降低,因为原子分子获得更多能量,运动加快更易克服摩擦。
影响黏度的其他因素
聚合物等大分子运动时易相互缠绕,这种纠缠会减缓流动从而增加整体黏度。工业中常通过监测黏度变化追踪进程,例如丙烯酸聚合物生产中,反应混合物黏度与反映聚合度的分子量直接相关;燃油调配中黏度更是关键控制参数。
流体的不同特性
多数流体(如咖啡)的黏度不受搅拌力度影响,这类”牛顿流体”以科学家艾萨克·牛顿命名。但”非牛顿流体”(如防滴漏油漆)的黏度会随外力变化:静置时浓稠,搅拌或涂刷时却易流动。
更有趣的是某些流体(如玉米淀粉增稠的蛋奶酱)会在受力时黏度剧增——足量玉米淀粉制成的蛋奶酱甚至能承受人体重量(此时局部黏度使流体近乎固体)。但必须持续移动,一旦静止黏度下降便会下陷,且挣扎越剧烈周围蛋奶酱会变得越坚固。