動力黏度、絕對黏度和運動黏度

動力黏度、絕對黏度和運動黏度的定義與換算。

dynamicabsolutekinematicviscosity數據表

概述

黏度用來量化流體對流動的內部阻力。相鄰流體層以不同速度移動時，分子間摩擦會產生剪應力。可用兩個相關量描述此行為：

動力（絕對）黏度（ $\mu$ ）— 兩個相距一單位距離的水平面，以一單位相對速度移動時，每單位面積所需的切向力。
運動黏度（ $\nu$ ）— 動力黏度與流體密度之比，其單位不含力的因次。

兩者都高度受溫度影響；未標示參考溫度的黏度值沒有實際意義。

關鍵公式

牛頓摩擦定律

對層流中的牛頓流體而言，流體層間的剪應力與速度梯度成正比：

$\tau = \mu \frac{du}{dy}$

其中， $\tau$ 為剪應力（Pa）， $du/dy$ 為垂直於流動方向的速度梯度（1/s）， $\mu$ 為動力黏度（Pa·s）。

重新整理後可得動力黏度的定義：

$\mu = \frac{\tau}{du/dy}$

運動黏度

運動黏度等於動力黏度除以質量密度：

$\nu = \frac{\mu}{\rho}$

其他黏度單位

動力黏度常以 Pa s、N s/m²、poise、centipoise、lbm/(ft s) 或 lbf s/ft² 表示。運動黏度常以 m²/s、Stokes、centiStokes、ft²/s、in²/s 表示，石油產品也會使用 Saybolt Universal Seconds。

牛頓流體

牛頓流體在指定溫度與壓力下具有固定黏度，剪應力與速度梯度成正比。

剪切稀化或假塑性流體

剪切稀化流體的表觀黏度會隨剪切速率增加而降低。

觸變性流體

觸變性流體在持續剪切時，黏度會隨時間降低；靜置後則會部分或完全恢復。

膨脹性流體

膨脹性或剪切增稠流體的表觀黏度會隨剪切速率增加而升高。

賓漢塑性流體

賓漢塑性流體在超過降伏應力前會抵抗流動，超過後則近似黏性流體般流動。

黏度量測

動力黏度通常使用旋轉式黏度計、落球式黏度計及毛細管法量測。運動黏度則常使用經校正的毛細管式或流出式黏度計，例如 Saybolt 儀器。

英制換算

將 centipoise 與比重量（lb/ft³）換算為運動黏度（ft²/s）時：

$\nu = 6.7197 \times 10^{-4} \frac{\mu}{\gamma}$

變量

符號	說明	SI 單位
$\mu$	動力（絕對）黏度	Pa·s
$\nu$	運動黏度	m²/s
$\rho$	流體質量密度	kg/m³
$\tau$	剪應力	Pa
$du/dy$	速度梯度	1/s
$\gamma$	比重量	lb/ft³

快速計算器

由動力黏度與密度計算運動黏度

動力黏度 (μ)(Pa·s)

密度 (ρ)(kg/m³)

預設值近似 20 °C 的水；其他流體請調整輸入值。

範例：空氣的運動黏度與絕對黏度換算

此處明確保留來源中的空氣範例。空氣的絕對黏度約為 1.983e-5 Pa s，密度約為 1.205 kg/m3，其運動黏度為：

$\nu = \frac{\mu}{\rho} = \frac{1.983 \times 10^{-5}}{1.205} = 1.65 \times 10^{-5}\ \text{m}^2/\text{s}$

由於 1 m2/s = 1,000,000 cSt，因此結果約為 16.5 cSt。

動力黏度單位換算器

動力黏度(Pa s)

運動黏度單位換算器

運動黏度(m2/s)

單位換算

動力黏度

單位	等值
1 Pa·s	1 N·s/m² = 1 kg/(m·s)
1 Pa·s	0.67197 lbm/(ft·s)
1 Pa·s	0.02089 lbf·s/ft²
1 泊 (P)	0.1 Pa·s = 1 g/(cm·s) = 1 dyne·s/cm²
1 厘泊 (cP)	0.001 Pa·s = 1 mPa·s

參考值： 水在 20.2 °C（68.4 °F）時的動力黏度為 1 cP。

運動黏度

單位	等值
1 史托克 (St)	10⁻⁴ m²/s = 1 cm²/s
1 厘史托克 (cSt)	10⁻⁶ m²/s = 1 mm²/s
1 m²/s	10⁶ cSt

參考值： 水在 20 °C 時的運動黏度約為 1.0 cSt。

常見液體的黏度

7 行

常見液體在室溫下的近似絕對黏度
液體	絕對黏度 (Pa·s)
空氣	0.00001983
水	0.001
橄欖油	0.1
甘油	1
液態蜂蜜	10
金黃糖漿	100
玻璃（室溫，近似固體）	1e+40

來源: engineeringtoolbox.com

運動黏度與 Saybolt 秒數對照

13 行

常見流體的運動黏度與對應 Saybolt Universal Seconds
運動黏度 (cSt (mm²/s))	(SSU)	典型液體
0.1	—	汞
1	31	水（20 °C）
4.3	40	牛奶；SAE 20 曲軸箱機油；SAE 75 齒輪油
15.7	80	No. 4 燃料油
20.6	100	鮮奶油
43.2	200	植物油
110	500	SAE 30 曲軸箱機油；SAE 85 齒輪油
220	1000	番茄汁；SAE 50 曲軸箱機油；SAE 90 齒輪油
440	2000	SAE 140 齒輪油
1100	5000	甘油（20 °C）；SAE 250 齒輪油
2200	10000	蜂蜜
6250	28000	美乃滋
19000	86000	酸奶油

來源: engineeringtoolbox.com

運動黏度與 Saybolt Universal Seconds 對照

運動黏度與溫度的關係

原始來源包含一張運動黏度隨溫度變化的圖。下方互動式圖表保留常見流體與氣體曲線上的代表性讀值，便於以數值檢視趨勢；涉及關鍵設計的內插計算應使用製造商資料。

代表性運動黏度與溫度關係

流體行為類型

並非所有流體都遵循牛頓的線性應力－應變速率定律。非牛頓行為可分為以下幾類：

類型	行為	範例
牛頓流體	剪應力與剪切速率呈線性正比（ $\tau = \mu \, du/dy$ ），不論施加的應力為何，黏度均維持不變。	水、空氣、礦物油
剪切稀化（假塑性）流體	黏度隨剪切速率增加而降低。	油漆、血液、聚合物溶液
觸變性流體	在固定剪切速率下，黏度會隨時間降低；靜置時則部分恢復。	優格、鑽井泥漿、部分油漆
膨脹性（剪切增稠）流體	黏度隨剪切速率增加而升高。	濕砂、玉米澱粉懸浮液
賓漢塑性流體	超過降伏應力前表現如固體，之後則以大致固定的黏度流動。	牙膏、美乃滋、污水污泥

還原的原始來源表格

以下表格由原始來源頁面還原，以保留完整的參考資料。

液體的絕對黏度

7 行

液體的絕對黏度
液體	絕對黏度*) (N s/m2, Pa s)
空氣	1.983×10-5
水	10-3
橄欖油	10-1
甘油	100
液態蜂蜜	101
金黃糖漿	102
玻璃	1040

來源: engineeringtoolbox.com

常見液體的黏度

13 行

常見液體的黏度
		典型液體
0.1	—	汞
1	31	水（20 oC）
4.3	40	牛奶 SAE 20 曲軸箱機油 SAE 75 齒輪油
15.7	80	No. 4 燃料油
20.6	100	鮮奶油
43.2	200	植物油
110	500	SAE 30 曲軸箱機油 SAE 85 齒輪油
220	1000	番茄汁 SAE 50 曲軸箱機油 SAE 90 齒輪油
440	2000	SAE 140 齒輪油
1100	5000	甘油（20 oC）SAE 250 齒輪油
2200	10000	蜂蜜
6250	28000	美乃滋
19000	86000	酸奶油

來源: engineeringtoolbox.com

原始源圖

以下保留原始來源圖片，以免遺失視覺參考資料。若圖片含有圖表或表格資料，其擷取值會呈現在頁面的表格、計算器或互動式圖表中；其餘圖片則保留作為視覺來源參考。

流體的黏度與速度分布部分常見流體與氣體的運動黏度和溫度關係

工程要點

溫度至關重要。 液體的黏度會隨溫度升高而降低；氣體則會隨溫度升高而增加。報告或查詢黏度時，務必指定溫度。
ISO 8217 的參考溫度： 殘餘燃料油以 100 °C 表徵，餾分燃料油則以 40 °C 表徵。
選擇正確的黏度類型。 計算剪力、壓降或阻力時使用動力黏度；明渠流、潤滑規格與燃料分級則使用運動黏度。
單位一致性。 混用 SI 與英制黏度單位是常見錯誤。使用運動黏度公式 $\nu = \mu / \rho$ 時，應確保 $\mu$ 與 $\rho$ 採用一致的單位制。
玻璃黏度。 表中玻璃的極高黏度反映其室溫下近似固體的非晶質行為；玻璃熔體在加工溫度（1000–1400 °C）下的黏度會低上許多個數量級。
量測方法。 動力黏度通常使用旋轉式黏度計（Brookfield、錐板式）量測；運動黏度則使用毛細管式（Ubbelohde、Cannon-Fenske）或流出式（Saybolt、Redwood）黏度計量測。

參考資料

Engineering Toolbox — 動力黏度、絕對黏度與運動黏度

來源: engineeringtoolbox.com