流体力学基础|什么是粘性、粘性力、粘性系数？通俗易懂解释水和油的区别

深入探索流体领域，揭秘流体背后的奥秘。本文内容翻译自机械设计专家haku的个人博客。首先，我们来探讨什么是粘性。

简而言之，粘性就是流体抵抗流动的一种特性。举个例子，油的粘性相对较大，因此在相同条件下，它的流动速度会比水慢一些。

那么，什么是粘性力呢？当流体在管道中流动时，管壁与流体分子之间会发生相互作用，这种作用会减慢流体分子的速度，进而降低它们的动量。这种由于分子间碰撞而导致的动量损失现象，我们称之为粘性。而这种由于管壁与流体分子间相互作用产生的摩擦力，就是所谓的粘性力。

接下来，我们再来了解一下粘性系数。粘性系数，单位为Pa・s，是用来量化粘性程度的一个数值。粘性系数越高，意味着流体的粘性力（也即摩擦力）越大，我们通常称之为“高粘性”。例如，与油相比，水的粘性系数相对较小。

值得注意的是，粘性系数并不随压力的变化而改变，但它却会受到温度的影响。在较低温度下，液体会变得更加粘稠；相反，气体在较高温度下则会变得更粘稠。有趣的是，液体和气体在这方面呈现出截然相反的特性。下面是水和空气在不同压力下的粘性系数对比。

最后，我们来区分一下粘性与运动粘性。粘性系数反映了流体分子间的摩擦力大小，类似于固体间的摩擦系数。然而，流体在静止状态和流动状态时，其分子间的摩擦力是有所不同的。静粘性系数μ描述的是流体静止时的状态，而动粘性系数ν则描述的是流体流动时的状态。动粘性系数可以通过静粘性系数和流体密度来计算，公式为ν=μ/ρ。流体的密度越高，其运动粘性越小。这意味着质量较大的流体更容易流动，而质量较轻的流体则更容易停止。这与我们在日常生活中观察到的现象相吻合，比如重型卡车在刹车后需要更长的距离才能完全停下，而轻型车辆则能更迅速地停下。