В'язкість олії зберігає ваш двигун. Вчений виявив її «абсолютний космічний ліміт»

У автомобільній індустрії важливу роль відіграють різноманітні мастила, які забезпечують безперебійну роботу рухомих частин, запобігаючи їх зношенню. Основним параметром, що визначає ефективність мастил, є в'язкість — здатність матеріалу текти без деформації (відомої як зсув). Мастила повинні зберігати свою текучість при різних температурах, щоб не втратити здатність зменшувати тертя між поверхнями. Виявляється, що існує верхня межа в'язкості, яка значно перевищує значення, вказані на етикетках моторних олій.

На практиці верхня межа в'язкості не має обмежень. Коли починають розглядати високі значення в'язкості, мова йде вже не про звичні рідини, а про мінерали, які формують породи і текуть під поверхнею планети при надзвичайно високих температурах. Професор Масакі Йошіда з університету Ріцумейкан в Японії вирішив дослідити фізичну верхню межу в'язкості і опублікував результати свого дослідження про цей «абсолютний космічний ліміт» у журналі Physics of Fluids минулого місяця.

Професор Йошіда визначив значення 1030±2 паскаль-секунд (Па с), що вимірює динамічну в'язкість — здатність матеріалу текти за певного тиску. Для порівняння, в'язкість води становить приблизно 10^-3 Па с, тоді як у меду вона близько 101 Па с. Матеріал з такою в'язкістю тече настільки повільно, що час для вимірювального руху перевищує вік Землі. На практиці такий матеріал є жорстким, тому його зазвичай не досліджують у рамках динаміки рідин.

Можливо, я б трохи злякався від двигуна, який міг би створити внутрішні температури, достатні для використання такої в'язкої моторної олії. Динамічна в'язкість моторних олій зазвичай вимірюється в міліпаскаль-секундах (МПа с), що є тисячною частиною Па с. Для олій, які не призначені для зимового використання, це значення ділиться на густину олії (відомою як кінематична в'язкість). У обох випадках, число на етикетці визначається шляхом вимірювання в'язкості при різних температурах і створення індексу на основі цих вимірювань.

Для досягнення цього «космічного ліміту» дослідження спиралося на десятиліття геодезичних даних, лабораторні експерименти з деформації порід та симуляції, що базуються на знаннях геологічних процесів, які відбуваються під поверхнею Землі протягом мільйонів років. Оскільки матеріали з найвищими рівнями в'язкості не є мастилами, а будівельними блоками порід, вони течуть, коли рухаються тектонічні плити.

Яка мета всього цього? Для дослідників це усуває концепцію «безмежної в'язкості», часто використовуваної в дослідженнях динаміки рідин, надаючи конкретну верхню межу. Хоча це значення настільки велике, що не вплине на більш традиційні дослідження, саме тому вчені раніше описували в'язкість як «безмежну». У прес-релізі університету Ріцумейкан також зазначається, що результати можуть бути корисними для вивчення геологічної активності минулого і сучасного, а також для вивчення рідин з високою в'язкістю, які змінюють свою в'язкість під впливом сили (як, наприклад, кетчуп, який стає рідшим, коли пляшку струшують). Це також є чудовим нагадуванням про те, що ті ж принципи, які підтримують роботу вашого двигуна, також підтримують життя на планеті.