محوّل اللزوجة الديناميكية
المدخلات
| باسكال-ثانية | 1 Pa·s |
|---|
محوّل اللزوجة الديناميكية
تحويل للزوجة الديناميكية بين Pa·s وmPa·s (SI) والبواز وسنتي بواز (CGS)، للاستخدام في الكيمياء والهندسة وميكانيكا الموائع.
وحدات النظام الدولي (SI)
وحدات النظام السنتيمتري-غرامي-ثانوي (CGS)
اللزوجة الديناميكية
اللزوجة الديناميكية — وتُسمّى أيضًا اللزوجة المطلقة — مقياس لمقاومة السائل الداخلية للتدفق. حين تُحرّك طبقةً من السائل بشكل جانبي بالنسبة للطبقة المجاورة لها، تُحدّد اللزوجة مقدار القوة اللازمة لكل وحدة مساحة لإحداث هذه الحركة النسبية. السوائل عالية اللزوجة كالعسل تقاوم التدفق، في حين تتدفق السوائل منخفضة اللزوجة كالماء بسهولة.
وحدة اللزوجة الديناميكية في النظام الدولي (SI) هي باسكال-ثانية (Pa·s)، وهي تساوي نيوتن-ثانية لكل متر مربع (N·s/m²) أو كيلوغرام لكل متر-ثانية (kg/(m·s)).
أنظمة الوحدات
وحدات النظام الدولي (SI) — Pa·s وmPa·s
الباسكال-ثانية هي الوحدة القياسية في النظام الدولي. غير أن هذه الوحدة كبيرة نسبيًا بالنسبة لمعظم المحاليل المائية والزيوت الخفيفة، لذا يُفضَّل استخدام ميلي باسكال-ثانية (mPa·s) في كثير من الأحيان. تبلغ لزوجة الماء عند 20 °C نحو η ≈ 1.002 mPa·s، وهي قيمة قريبة من 1، مما يجعل وحدة mPa·s مناسبة جدًا للتعامل مع السوائل المخففة.
وحدات النظام CGS — البواز (P) وسنتي بواز (cP)
البواز هو وحدة اللزوجة الديناميكية في نظام CGS، وتُعرَّف بـ g/(cm·s)، وسُمّيت تيمّنًا بالعالم الفرنسي جان-لويس ماري بوازوي. ولأن البواز كبير جدًا بالنسبة لمعظم القياسات المخبرية — إذ لا تتجاوز لزوجة الماء عند 20 °C نحو 0.01 P — فقد أصبح سنتي بواز (cP) — وهو جزء من مئة من البواز — الوحدة الفعلية المعتمدة في الكيمياء وصناعة الأدوية والصناعة النفطية.
علاقة جوهرية: 1 cP = 1 mPa·s تمامًا. هذا يعني أن أي قياس بالسنتي بواز يساوي عدديًا القيمة ذاتها بالميلي باسكال-ثانية، وهو ما يُفسّر استمرار استخدام الوحدتين معًا: cP في السياقات التاريخية والصناعية، وmPa·s في التقارير العلمية الحديثة وفق النظام الدولي.
جدول التحويل
| الوحدة | الرمز | الصلة بالباسكال-ثانية |
|---|---|---|
| باسكال-ثانية | Pa·s | 1 Pa·s |
| ميلي باسكال-ثانية | mPa·s | 0.001 Pa·s |
| بواز | P | 0.1 Pa·s |
| سنتي بواز | cP | 0.001 Pa·s |
العلاقات الأساسية:
- 1 Pa·s = 10 P = 1000 cP = 1000 mPa·s
- 1 P = 100 cP = 0.1 Pa·s
- 1 cP = 1 mPa·s = 0.001 Pa·s
لزوجة بعض السوائل الشائعة
| السائل | درجة الحرارة | اللزوجة |
|---|---|---|
| الهواء | 20 °C | ≈ 0.018 cP |
| الماء | 20 °C | ≈ 1.002 cP |
| الماء | 100 °C | ≈ 0.282 cP |
| الدم الكامل | 37 °C | ≈ 3–4 cP |
| زيت الزيتون | 20 °C | ≈ 84 cP |
| العسل | 20 °C | ≈ 2000–10 000 cP |
| الغليسيرول | 20 °C | ≈ 1412 cP |
اللزوجة الديناميكية مقابل اللزوجة الحركية
اللزوجة الديناميكية η تقيس مقاومة السائل لإجهاد القص، وهي خاصية ذاتية للسائل. أما اللزوجة الحركية ν فتأخذ في الاعتبار قصور السائل الذاتي (الجمود)، وتُحسب بقسمة اللزوجة الديناميكية على الكثافة:
ν = η / ρ
تُقاس اللزوجة الحركية بوحدات m²/s في النظام الدولي، أو بـ ستوكس (St) في نظام CGS، حيث 1 St = 10⁻⁴ m²/s. للماء عند 20 °C: η ≈ 1.002 mPa·s وρ ≈ 998 kg/m³، ومن ثَمّ ν ≈ 1.004 × 10⁻⁶ m²/s أي ≈ 1.004 سنتي ستوكس (cSt).
يعتمد اختيار نوع اللزوجة على السياق: تُستخدم اللزوجة الديناميكية كثيرًا في حسابات ميكانيكا الموائع وتدفق الأنابيب، بينما تُفضَّل اللزوجة الحركية في تدفق الثقالة (كالتشحيم وانتفاخ القالب) وفي طرق اختبار الزيوت الموحّدة وفق معايير ASTM.
كيفية استخدام هذا المحوّل
أدخل قيمةً في أيٍّ من الحقول — Pa·s أو mPa·s أو P أو cP — وستتحدّث القيم الأخرى تلقائيًا. على سبيل المثال:
- زيت المحرك بتصنيف SAE 10W عند 40 °C لديه η ≈ 40 cP → أدخل
40في حقل cP لتحصل على 0.04 Pa·s و0.4 P. - محلول صيدلاني تمّ قياسه عند 5.3 mPa·s → أدخل
5.3في حقل mPa·s للتأكد من أنه يساوي 5.3 cP و0.053 P.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
كيف أحوّل سنتي بواز (cP) إلى باسكال-ثانية (Pa·s)؟
اقسم قيمة سنتي بواز على 1000. العلاقة الدقيقة هي 1 Pa·s = 1000 cP، أي أن 1 cP = 0.001 Pa·s. على سبيل المثال، لزوجة الماء الديناميكية عند 20 °C تبلغ نحو 1.002 cP، أي ما يعادل 0.001002 Pa·s. وتجدر الإشارة إلى أن 1 mPa·s = 1 cP تمامًا، مما يعني أن ميلي باسكال-ثانية وسنتي بواز وحدتان متكافئتان يمكن استخدام أيٍّ منهما.
ما لزوجة الماء بالوحدات الشائعة؟
عند 20 °C (68 °F)، تبلغ اللزوجة الديناميكية للماء نحو 1.002 cP (أي 1.002 mPa·s أو 0.001002 Pa·s أو 0.01002 P). وعند 100 °C تنخفض إلى نحو 0.282 cP. تُعدّ قيمة اللزوجة القريبة من 1 cP المرجعَ العملي للسوائل منخفضة اللزوجة، ويُعتبر الماء في درجة حرارة الغرفة هو السائل المرجعي في هذا السياق.
ما العلاقة بين البواز وسنتي بواز؟
1 بواز (P) = 100 سنتي بواز (cP)، و1 بواز = 0.1 Pa·s. البواز هو وحدة اللزوجة الديناميكية في النظام CGS، وسُمّيت تيمّنًا بالعالم الفرنسي جان-لويس ماري بوازوي.
ولأن البواز كبير جدًا بالنسبة لمعظم القياسات العملية — إذ لا تتجاوز لزوجة الماء عند 20 °C نحو 0.01002 P — أصبح سنتي بواز الوحدة القياسية المعتمدة في المختبرات، ولا يزال شائعًا في الصناعات الكيميائية والنفطية.
ما الفرق بين اللزوجة الديناميكية واللزوجة الحركية؟
اللزوجة الديناميكية (المطلقة) تقيس مقاومة السائل الداخلية للتدفق، ووحدتها في النظام الدولي Pa·s (أي kg/(m·s)). أما اللزوجة الحركية فتُحسب بقسمة اللزوجة الديناميكية على كثافة السائل (ν = η / ρ)، ووحدتها m²/s أو ستوكس (St) في نظام CGS.
للماء عند 20 °C: η ≈ 1.002 mPa·s وρ ≈ 998 kg/m³، ومن ثَمّ ν ≈ 1.004 × 10⁻⁶ m²/s (أي ≈ 1.004 سنتي ستوكس).
إخلاء المسؤولية
القيم المحوّلة مقرّبة لأغراض العرض. تستند عوامل التحويل إلى تعريفات النظام الدولي (SI) ونظام CGS.