Kapilární metoda

Měření viskozity je založeno na Poiseuillově rovnici pro průtok kapaliny kapilárou o poloměru r a délce ℓ:

kde Δp rozdíl tlaků, daný hydrostatickým tlakem kapaliny ve svislé kapiláře, který je úměrný hustotě kapaliny, V  objem kapaliny, který proteče kapilárou za čas τ. Viskozita je tedy úměrná hustotě kapaliny a době průtoku. Obvykle se provádí měření relativní, při němž se na stejném viskozimetru porovnává viskozita měřené kapaliny η se známou viskozitou srovnávací kapaliny η_ref :

kde τ, τ_ref jsou doby průtoku určitého objemu měřené a srovnávací kapaliny, vymezené dvěma ryskami A a B, ρ a ρ_ref hustoty měřené a srovnávací kapaliny. Obr. 1 ukazuje velmi často používaný Ubbelohdeův viskozimetr s visící hladinou.

Kapilární viskozimetry jsou přesné (0,01 až 0,1 %), avšak nemohou být použity pro nenewtonské kapaliny, neboť rychlostní gradient není konstantní – roste se vzdáleností od osy kapiláry.

Měření je založeno na Stokesově vztahu pro pád koule o poloměru r ve viskózním prostředí

Častou variantou kuličkových viskozimetrů je viskozimetr Höpplerův (obr. 2). Kulička se valí skleněnou trubicí o přesném vnitřním průměru, skloněnou v úhlu 10°, naplněnou měřenou kapalinou, obklopenou temperačním pláštěm. Měří se čas, potřebný k průchodu kuličky mezi horní ryskou A a spodní ryskou B. Obvykle se měří srovnávacím způsobem:

Viskozimetr může být použit jen pro průhledné newtonské kapaliny.

Rotační viskozimetry

jsou založeny na měření torzní síly, kterou působí rotující kapalina na element zavěšený na torzním vlákně. Rotační viskozimetr sestává buď ze dvou soustředných válců, mezi nimiž je úzká mezera, vyplněná měřenou kapalinou (obr. 3) nebo z kužele a desky (obr. 4).

Jeden z elementů se otáčí konstantní úhlovou rychlostí, vnitřním třením kapaliny je otáčivý moment přenášen na druhý element, zavěšený na torzním vlákně. Po ustavení rovnováhy se měří úhel pootočení elementu od původní polohy φ, který je úměrný úhlové rychlosti ω a viskozitě kapaliny (K je konstanta přístroje):

φ = K ∙ η ∙ ω

Rotační viskozimetry jsou vhodné i ke studiu nenewtonských kapalin, neboť umožňují měřit úhel pootočení (úměrný napětí) v závislosti na rychlosti otáčení (úměrná rychlosti deformace).