Die Viskosität ist eine wichtige physikalische Eigenschaft, die den Widerstand beschreibt, den eine Flüssigkeit dem Fließen entgegensetzt. Die dynamische Viskosität (oder einfach Viskosität) ist definiert als das Verhältnis zwischen der Scherspannung und der Dehnungsrate einer Flüssigkeit.
Bei idealen Flüssigkeiten, auch als perfekte Flüssigkeiten bekannt, wird die Viskosität als Null angesehen. Dadurch entsteht kein innerer Verformungswiderstand und das Fluid fließt reibungsfrei. Diese Annahme ist in einigen Fällen nützlich, um mathematische Berechnungen zu vereinfachen, aber in Wirklichkeit ist keine Flüssigkeit vollständig ideal.
Viskositätseinheiten
Die Viskosität wird in Einheiten wie Pascalsekunde (Pa·s) oder Centipoise (cP) gemessen und kann durch verschiedene Techniken wie Kapillarviskosimetrie oder Rotieren eines Zylinders in einem Flüssigkeitsbad bestimmt werden.
Die Viskositätsmessung ist in vielen Bereichen, von der Technik bis zur Medizin, unerlässlich und kann mit verschiedenen Techniken durchgeführt werden, wie z. B. Kapillarviskosimetrie oder Drehen eines Zylinders in einem Flüssigkeitsbad.
Diese physikalische Eigenschaft kann auch mit dem Gesetz von Stokes berechnet werden, das besagt, dass die Reibungskraft auf eine Kugel in einer Flüssigkeit mit der Fallgeschwindigkeit der Kugel zusammenhängt.
Einige Flüssigkeiten, wie z. B. nicht-Newtonsche Flüssigkeiten, können ein nichtlineares Viskositätsverhalten zeigen und sind möglicherweise schwieriger zu messen und zu verstehen.
Arten von Viskosität
Es gibt mehrere Arten von Viskositäten, die in unterschiedlichen Kontexten verwendet werden. Hier eine Übersicht der gängigsten Typen:
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Absolute Viskosität: Auch als dynamische Viskosität bekannt, misst sie den Widerstand einer Flüssigkeit gegenüber einer angelegten Scherspannung.
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Kinematische Viskosität: Es ist ein Maß, das die Dichte der Flüssigkeit berücksichtigt. Sie wird berechnet, indem die absolute Viskosität der Flüssigkeit durch ihre Dichte dividiert wird.
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Scheinbare oder Scherviskosität: Dies ist ein Maß, das im Verhalten der Flüssigkeit beobachtet wird, wenn sie sich durch ein Rohr oder eine Leitung bewegt.
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Plastische Viskosität: ist ein Maß für die Viskosität, das für nicht-newtonsche Flüssigkeiten gilt. Diese Flüssigkeiten folgen nicht dem Newtonschen Viskositätsgesetz und sein Wert variiert in Abhängigkeit von der ausgeübten Kraft.
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Die Fließviskosität ist ein Maß, das verwendet wird, um den Fließwiderstand einer Flüssigkeit zu beschreiben. Es ist eine Eigenschaft von Flüssigkeiten, die mit der Durchflussrate und der Temperatur variiert.
Wovon hängt die Viskosität ab?
Die Viskosität hängt von verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Druck und der Art der Flüssigkeit und ihrer molekularen Zusammensetzung ab. Im Allgemeinen nimmt die Viskosität mit zunehmender Temperatur oder Druck ab.
Viskose Flüssigkeiten sind solche, die einen hohen Fließwiderstand bieten, wie Honig oder Sirup, während weniger viskose Flüssigkeiten, wie Wasser, leichter fließen.
Außerdem kann sich die Viskosität ändern, wenn sich eine Flüssigkeit durch verschiedene Schichten der Flüssigkeit bewegt, was als Geschwindigkeitsgradient bekannt ist.
Bedeutung der Viskosität
In der Strömungsmechanik ist die Viskosität ein Faktor, der wichtige Auswirkungen hat. Beispielsweise ist die Beziehung zwischen der Viskosität und der auf eine Flüssigkeit ausgeübten äußeren Kraft eine Eigenschaft von Flüssigkeiten, die bei der Konstruktion von Schmiersystemen, Motoren und anderen industriellen Prozessen verwendet wird. Auch die Viskosität einer Flüssigkeit kann ihr Verhalten beim Durchströmen von Rohren und Leitungen beeinflussen.
Die Viskosität von Wasser hingegen ist eine bekannte Eigenschaft, die in zahlreichen Anwendungen von der Hydrodynamik bis zur Klimatologie genutzt wird.