Пуаз — единица измерения вязкости¶

Пуаз (символ: П, обозначение: P; от фр. poise, в честь французского физика Жана-Леонуара Пуазёйля) — единица измерения динамической (абсолютной) вязкости в системе СГС. Одна единица пуаз равна одному сантипуазу (сП) в сотых долях, то есть 1 П = 0,1 Па·с в системе СИ. Название является ответом на классическую кроссвордную загадку «единица вязкости, 4 буквы».

¶Определение и физический смысл

Динамическая вязкость характеризует внутреннее трение жидкости или газа, то есть сопротивление, возникающее при перемещении одних слоёв вещества относительно других. Формально пуаз определяется как вязкость среды, в которой при градиенте скорости 1 с⁻¹ на расстоянии 1 см возникаёт касательное напряжение 1 дин/см².

1 пуаз = 1 дин·с/см² = 1 г/(см·с) = 0,1 Па·с (паскаль-секунда) = 100 мПа·с.

Вязкость воды при 20 °C составляет примерно 0,01002 П, или около 1 сантипуаза (сП). Воздух при тех же условиях имеет вязкость порядка 1,8·10⁻⁴ П. Глицерин при 20 °C — около 15 П, что на три порядка больше, чем у воды.

¶История

Единица названа в честь Жана-Леонуара Пуазёйля (1797—1869), французского врача и физика, изучавшего движение жидкостей в тонких капиллярах. Его работы 1830—1840-х годов привели к формулировке закона Пуазёйля, описывающего объёмный расход жидкости в капилляре.

Систематическое введение единицы в научный оборот связано с работами немецких физиков Г. Ф. Кольрауша и В. Ф. Отто в 1890-х годах, а также с трудами Освальда и Фолькмана. В 1929 году Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) официально утвердил название «пуаз» для единицы вязкости в системе СГС.

¶Сантипуаз и связь с другими единицами

На практике чаще используется производная единица — сантипуаз (сП), равная 0,01 П:

Сантипуаз удобен тем, что вязкость воды при 20 °C практически равна 1 сП. В промышленности и лабораторной практике вязкость часто выражают в миллипаскаль-секундах (мПа·с), что численно совпадает с сантипуазом.

¶Кинематическая вязкость: стокс

Помимо динамической вязкости, в физике и технике используется понятие кинематической вязкности — отношение динамической вязкости к плотности вещества. Единица кинематической вязкости в системе СГС называется стокс (St), в честь физика Джорджа Габриэля Стокса. 1 стокс = 1 см²/с = 10⁻⁴ м²/с. Производная — сантистокс (сСт) = 0,01 Ст. Вязкость воды при 20 °C составляет около 1,002 сСт.

¶Применение

Пуаз и его кратные единицы используются в:

• гидродинамике — при расчёте течения жидкостей в трубах, капиллярах, пористых средах;
• нефтепромысловой отрасли — для характеристики вязкости нефтей и буровых растворов;
• пищевой промышленности — при контроле вязкости сиропов, масел, эмульсий;
• медицине и биологии — при исследовании реологических свойств крови (вязкость крови около 3—4 сП);
• полимерной промышленности — при оценке текучести расплавов.

В научных публикациях, особенно старых, вязкость традиционно приводится в пуазах и сантипуазах, тогда как в инженерной практике и стандартах СИ — в паскаль-секундах.

¶Интересные факты

• Название «пуаз» иногда ошибочно связывают с фамилией другого физика — Пуассона, однако это разные учёные.
• Вязкость смолы при комнатной температуре может достигать миллионов пуаз, что делает её текучесть практически незаметной на человеческом масштабе времени.
• Вязкость воздуха настолько мала (около 0,00018 П), что её измерение потребовало создания специальных вискозиметров с высокой точностью.

¶Источники

• Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1983.
• ГОСТ 8.586.2—2005. Государственная система обеспечения единицы измерений. Единицы физических величин.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Том 1. Механика. — М.: Дрофа, 2004.
• Гухман А. А. Общая теория подобия и моделирования. — М.: Высшая школа, 1967.