Viscosimetria

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Viscosimetria

La Viscosimetria è lo studio della viscosità.
In fisica la viscosità è una grandezza che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento, si tratta, in altre parole, del coefficiente di scambio di quantità di moto.
Dal punto di vista microscopico la viscosità è legata all’attrito tra le molecole del fluido.
Quando un fluido scorre in una tubatura, le particelle che lo compongono, generalmente si muovono più velocemente sull’asse della tubatura e più lentamente vicino alle sue pareti; per questa ragione è necessario uno sforzo maggiore.
Ciò si traduce in una differenza di pressione, che aiuterà a contrastare l’attrito tra gli strati di particelle e permetterà il movimento del fluido stesso. Il coefficiente di sforzo applicato è proporzionalmente collegato al grado di viscosità del liquido.
La viscosità viene solitamente indicata con la lettera greca o più raramente con la lettera per richiamare il collegamento con il coefficiente di attrito della meccanica classica. Viene detta spesso viscosità dinamica per distinguerla dalla viscosità cinematica, che è una grandezza simile alla viscosità dinamica, ma dimensionalmente differente. Si definisce inoltre fluidità la grandezza reciproca della viscosità.

Viscosimetro

Il viscosimetro è uno degli strumenti più utilizzati per analizzare la viscosità dei fluidi.
Il metodo classico di misurazione è dovuto a George Stokese. Consiste nel misurare il tempo che un fluido impiega a transitare attraverso un capillare di vetro di lunghezza nota. Questo metodo è tuttora utilizzato per la misurazione standard della viscosità dell’acqua e più in generale per i fluidi newtoniani. In condizioni ideali può avere una precisione dello 0,1% circa. Non è adatto alla misura in fluidi ad alta viscosità o contenenti particelle solide e non si può utilizzare con fluidi newtoniani.

Il viscosimetro di Engler

Si basa sull’efflusso per gravità di una data quantità di fluido (200 ml) attraverso un capillare, necessario per generare il moto del liquido secondo un regime laminare.
È costituito da un recipiente di modeste dimensioni in ottone, immerso in una vasca termostatica, provvisto di un foro calibrato (orifizio) disposto in basso ed al centro. Il rapporto fra il tempo impiegato da 200 ml del liquido in esame alla temperatura di prova ad effluire, attraverso il foro calibrato, nel matraccio disposto in asse, ed il tempo impiegato dallo stesso volume di acqua distillata alla stessa temperatura, esprime la viscosità in gradi engler (°E) del liquido in esame.

Viscosimetro a rotazione

Il viscosimetro a rotazione (o “rotoviscosimetro”) è costituito da un elemento rotante di forma cilindrica o sferica inserito in un contenitore cilindrico contenente il fluido di cui si vuole misurare la viscosità.
Quando l’elemento rotante è in movimento, a causa della viscosità del fluido, inoltre esercita una coppia di forze sul contenitore cilindrico.
Dalla misura dell’intensità della coppia si può risalire con precisione alla viscosità del fluido.

Viscosimetro Brookfield

Questo tipo di viscosimetro invece misura la forza necessaria per mantenere in rotazione un disco o di un cilindro, a velocità angolare costante immerso nel fluido da misurare.
Anche in questo caso la forza dipende dalla viscosità del fluido. Quindi si rende necessario che il fluido venga portato ad una temperatura di utilizzo.

Viscosimetro a vibrazione

I viscosimetri di vibrazione sono sistemi robusti usati per misurare la viscosità nello stato trattato. La parte attiva del sensore è un’asta di vibrazione. L’ampiezza di vibrazione varia secondo la viscosità del liquido in cui l’asta è immersa. Questi tester di viscosità sono adatti a misurazione bloccando i liquidi fluidi e di grande viscosità. Attualmente, molte industrie nel mondo considerano questi viscosimetri come il sistema più efficiente per misurare la viscosità, in contrapposizione ai viscosimetri di rotazione. Essi richiedono più manutenzione, non sono capaci di misurare bloccando il liquido e richiedono una frequente calibratura dopo uso intenso. La vibrazione dei viscosimetri non ha pezzi mobili, nessuna parte debole, e le parti sensibili sono molto piccole.

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