گران‌روی یا ویسکوزیته یکی از ویژگی‌های اساسی فیزیکی سیالات است که مقاومت آن‌ها را در برابر جریان یافتن یا تغییر شکل نشان می‌دهد و نقش مهمی در صنایع مختلف از جمله روانکاری، داروسازی، رنگ‌سازی و فرآوری مواد شیمیایی دارد. این ویژگی نه‌تنها برای توصیف رفتار جریان مایعات و گازها اهمیت دارد، بلکه در کنترل کیفیت محصولات و طراحی فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد فراوانی دارد. متن حاضر به بررسی انواع گران‌روی شامل گران‌روی دینامیکی، سینماتیکی و بالک، واحدهای اندازه‌گیری آن، همچنین ویسکوزیته چند سیال رایج مانند آب، عسل، خون و گازوئیل می‌پردازد و استاندارد مرجع ویسکوزیته Paragon Scientific را معرفی می‌کند تا دید کاملی از این پارامتر کلیدی فیزیکی فراهم آورد.
گران‌روی یا ویسکوزیته چیست؟
گران‌روی یا ویسکوزیته (Viscosity) خاصیتی از سیالات است که مقاومت آن‌ها را در برابر جریان یافتن یا تغییر شکل نشان می‌دهد. به‌بیان ساده، ویسکوزیته میزان «چسبندگی» یک مایع یا گاز است؛ هرچه ویسکوزیته بیشتر باشد، سیال غلیظ‌تر و جریان آن کندتر است (مانند عسل)، و هرچه کمتر باشد، سیال رقیق‌تر و روان‌تر جریان می‌یابد (مانند آب). این ویژگی به عوامل مختلفی از جمله دما، فشار و نوع مولکول‌های تشکیل‌دهنده سیال بستگی دارد و در صنایع گوناگون مانند روانکاری، رنگ‌سازی، داروسازی و فرآیندهای شیمیایی، پارامتری کلیدی برای کنترل کیفیت و کارایی محصولات به شمار می‌رود.
انواع گران‌روی چیست؟
گران‌روی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فیزیکی سیالات است که رفتار آن‌ها را در هنگام جریان، تغییر شکل یا تراکم‌پذیری مشخص می‌کند. این خاصیت درک درستی از میزان مقاومت سیال در برابر حرکت یا تغییر حجم فراهم می‌آورد و نقش اساسی در طراحی، کنترل و بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی دارد. برای توصیف دقیق‌تر رفتار سیالات، گران‌روی در چند نوع مختلف تعریف می‌شود که هرکدام جنبه‌ای خاص از مقاومت سیال را بیان می‌کنند. در ادامه، سه نوع اصلی گران‌روی یعنی گران‌روی دینامیکی، گران‌روی سینماتیکی و گران‌روی بالک معرفی و بررسی می‌شوند.
گران‌روی دینامیکی (Dynamic Viscosity)
گران‌روی دینامیکی (Dynamic Viscosity) که با نماد η نشان داده می‌شود، معیاری از مقاومت داخلی یک سیال در برابر جریان یافتن یا تغییر شکل تحت تأثیر نیروی برشی است. به عبارت دیگر، نشان می‌دهد برای حرکت دادن یک لایه از مایع نسبت به لایه مجاور چه مقدار نیرو لازم است. هرچه گران‌روی دینامیکی بیشتر باشد، سیال غلیظ‌تر و جریان آن دشوارتر است. واحد آن در دستگاه بین‌المللی پاسکال‌ثانیه (Pa·s) است، اگرچه در کاربردهای صنعتی معمولاً از واحد پواز (P) نیز استفاده می‌شود. این ویژگی به دما و نوع ساختار مولکولی سیال وابسته است؛ به‌طور معمول با افزایش دما، گران‌روی مایعات کاهش و گران‌روی گازها افزایش می‌یابد. اندازه‌گیری گران‌روی دینامیکی در صنایع مختلف مانند روانکاری، نفت، داروسازی و رنگ‌سازی نقش مهمی در کنترل کیفیت و عملکرد محصولات دارد.
گران‌روی سینماتیکی (Kinematic Viscosity)
گران‌روی سینماتیکی (Kinematic Viscosity) که با نماد ν (نو) نمایش داده می‌شود، نسبت گران‌روی دینامیکی یک سیال به چگالی آن است و نشان می‌دهد سیال با چه سرعتی تحت تأثیر نیروی گرانش جریان می‌یابد. این کمیت بیانگر میزان مقاومت سیال در برابر جریان، با در نظر گرفتن وزن مخصوص آن است. واحد گران‌روی سینماتیکی در دستگاه SI متر مربع بر ثانیه (m²/s) و در سیستم عملی‌تر سانتی‌استوکس (cSt) است. این ویژگی معمولاً با ویسکومترهای موئینه‌ای (Capillary Viscometers) اندازه‌گیری می‌شود و در صنایع مختلف، به‌ویژه در ارزیابی کیفیت روغن‌ها، سوخت‌ها و سیالات صنعتی اهمیت زیادی دارد، زیرا رفتار جریان سیال را در شرایط واقعی و در ارتباط با چگالی آن به‌خوبی توصیف می‌کند.
گران‌روی بالک (Bulk Viscosity)
گران‌روی بالک (Bulk Viscosity) یا گران‌روی حجمی، نوعی از ویسکوزیته است که مقاومت سیال را در برابر تغییرات حجم یا تراکم‌پذیری نشان می‌دهد، نه در برابر تغییر شکل برشی. به‌عبارت دیگر، این ویژگی بیان می‌کند که هنگام فشرده‌سازی یا انبساط سیال، چه مقدار انرژی به‌صورت گرما تلف می‌شود. گران‌روی بالک معمولاً در سیالات تراکم‌پذیر مانند گازها، بخارها و مایعات در فشارهای بالا اهمیت دارد، در حالی‌که در مایعات غیرقابل تراکم نقش کمتری دارد. اندازه‌گیری این پارامتر برای درک رفتار دینامیکی سیالات در پدیده‌هایی مانند انتشار صوت، ضربه‌های فشاری و جریان‌های آکوستیکی بسیار مفید است و در شاخه‌هایی مانند دینامیک گازها و آیرودینامیک کاربرد گسترده‌ای دارد.
گران‌روی آب چقدر است؟
گران‌روی آب چقدر است؟ گران‌روی یا ویسکوزیته آب یکی از شاخص‌های مهم فیزیکی آن است که نشان می‌دهد آب چقدر در برابر جریان یافتن مقاومت دارد. در دمای 25 درجه سلسیوس (دمای اتاق)، گران‌روی دینامیکی آب حدود 0.89 میلی‌پاسکال‌ثانیه (mPa·s) است، یعنی جریان آب نسبتاً روان است. این مقدار با تغییر دما تغییر می‌کند؛ به‌عنوان مثال، در دمای 0 درجه سلسیوس گران‌روی آب حدود 1.79 mPa·s و در دمای 50 درجه سلسیوس به حدود 0.55 mPa·s کاهش می‌یابد. همچنین، گران‌روی سینماتیکی آب در دمای 25°C حدود 0.89 سانتی‌استوکس (cSt) است. دانستن گران‌روی آب برای مهندسان، شیمی‌دانان و صنایع مختلف مانند آب و فاضلاب، داروسازی، نفت و روان‌کننده‌ها اهمیت دارد و در محاسبات جریان، طراحی پمپ‌ها و ارزیابی کیفیت سیالات کاربرد دارد.
گران‌روی عسل چقدر است؟
ویسکوزیته یا گران‌روی عسل به‌طور قابل توجهی بالاتر از آب است و یکی از ویژگی‌های اصلی آن به‌شمار می‌رود. به‌طور متوسط، گران‌روی دینامیکی عسل در دمای اتاق (۲۵°C) بین 2,000 تا 10,000 میلی‌پاسکال‌ثانیه (mPa·s) است، یعنی چند هزار برابر آب، که همین باعث چسبندگی و جریان کند عسل می‌شود. این مقدار با افزایش دما کاهش می‌یابد؛ برای مثال در دمای ۴۰–۵۰°C، ویسکوزیته عسل کاهش یافته و جریان آن روان‌تر می‌شود. دانستن گران‌روی عسل برای صنایع غذایی، بسته‌بندی، فرآوری محصولات طبیعی و مهندسی فرآیندها اهمیت دارد، زیرا رفتار جریان و کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
ویسکوزیته خون چقدر است؟
ویسکوزیته خون انسانی در دمای بدن حدود 3 تا 4 میلی‌پاسکال ثانیه (mPa·s) است که تقریباً 3 تا 4 برابر ویسکوزیته آب خالص محسوب می‌شود. این مقدار بسته به عواملی مانند هماتوکریت، میزان پروتئین‌های پلاسما، دما و سرعت جریان خون متغیر است و به دلیل خاصیت غیر نیوتنی خون، ویسکوزیته آن در رگ‌های بزرگ با جریان سریع‌تر کاهش می‌یابد.
ویسکوزیته گازوئیل چقدر است؟
گران‌روی (ویسکوزیته) گازوئیل یکی از شاخص‌های مهم کیفیت و عملکرد آن در موتور و سیستم‌های سوخت‌رسانی است. به‌طور متوسط، گران‌روی دینامیکی گازوئیل در دمای 40 درجه سلسیوس حدود 2 تا 4 میلی‌پاسکال‌ثانیه (mPa·s) است. با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد و جریان سوخت روان‌تر می‌شود، و بالعکس در دماهای پایین، ویسکوزیته بالاتر باعث کندی جریان و امکان گرفتگی فیلترها می‌شود. گران‌روی سینماتیکی گازوئیل معمولاً بین 1.9 تا 4.5 سانتی‌استوکس (cSt) در دمای 40°C گزارش می‌شود. کنترل دقیق ویسکوزیته گازوئیل اهمیت زیادی در عملکرد موتورهای دیزلی، پمپ‌ها و سیستم‌های سوخت‌رسانی دارد و در استانداردهای ASTM و ISO مشخص شده است.
استاندارد مرجع ویسکوزیته Paragon Scientific کد N415
واحد ویسکوزیته چیست؟
واحد ویسکوزیته به نوع ویسکوزیته‌ای که اندازه‌گیری می‌شود بستگی دارد. ویسکوزیته دینامیکی معمولاً بر حسب پاسکال ثانیه (Pa·s) در سیستم SI یا سنتی‌پواز (cP) در سیستم رایج آزمایشگاهی بیان می‌شود، به طوری که 1 cP برابر 0.001 Pa·s است. همچنین ویسکوزیته سینماتیکی که نسبت ویسکوزیته دینامیکی به چگالی سیال است، واحدش متر مربع بر ثانیه (m²/s) یا سانتی‌استوک (cSt) است. انتخاب واحد مناسب بستگی به نوع سیال، کاربرد و استاندارد مورد استفاده دارد.
نتیجه‌گیری
ویسکوزیته یا گران‌روی یک پارامتر فیزیکی کلیدی سیالات است که مقاومت آن‌ها در برابر جریان و تغییر شکل را نشان می‌دهد و در صنایع مختلف از جمله روانکاری، داروسازی، رنگ‌سازی و فرآوری مواد شیمیایی نقش مهمی دارد. انواع گران‌روی شامل دینامیکی، سینماتیکی و بالک است که هر کدام جنبه‌ای خاص از رفتار سیال را توصیف می‌کنند و واحدهای اندازه‌گیری آن‌ها متفاوت است. دانستن ویسکوزیته سیالاتی مانند آب، عسل، خون و گازوئیل برای کنترل کیفیت، طراحی فرآیندها و عملکرد تجهیزات حیاتی است. استفاده از استانداردهای مرجع مانند Paragon Scientific کد N415، دقت و صحت اندازه‌گیری ویسکوزیته را تضمین می‌کند و امکان مقایسه نتایج آزمایشگاهی با استانداردهای بین‌المللی را فراهم می‌آورد.
