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Viskosität

Maß für die Zähflüssigkeit oder Zähigkeit eines fließfähigen Stoffes, das von seiner »inneren Reibung« abhängt. Mit steigender Temperatur sinkt die V. In der Fahrzeugtechnik: Zähflüssigkeit, hervorgerufen durch die innere Reibung zwischen den Molekülen. Messung erfolgt mit Auslaufviskosimeter (Engler, Saybold, Redwood), Kappilarvis-kosimeter (Vogel-Ossag, Obbelohde), Ku-gelfallviskosimeter (Höppler) und Rota-tionsviskosimeter (Patat, Schwaiger). Die Auslaufviskosimeter nach Engler, Saybold und Redwood liefern empirische Viskositätswerte (Englergrade, Saybold- und Redwoodsekunden). Als Viskositätsmaß gilt hier die Auslaufzeit bestimmter Flüssig-keits- oder Gasvolumina bei definierten Temperaturen, bzw. das Verhältnis der Auslaufzeit eines Volumens Prüfmedium zur Auslaufzeit des gleichen Volumens dest. Wasser (Englergrade). Physikalisch exakteGrößenarten der V. sind die dynamische V. und die kinematische V. Die dynamische V. wurde bisher in Poise (P) oder Zentipoise (cP) angegeben. Die kinematische V. als Quotient aus der dynamischen V. und der Dichte wurde bisher in Stokes (St) oder Zentistokes (cSt) angegeben. Die gesetzliche SI-Einheit ist m2/s. Strömungsmechanik, Zähigkeit, Eigenschaft von Flüssigkeiten, die ihren Widerstand gegen Schubspannung beschreibt (siehe Abb.). Hierbei wird der Begriff Scherviskosität in Abgrenzung zur Volumenviskosität, die z.B. durch gleichmässigen Druck auf eine Flüssigkeit entsteht, benutzt. Besonders zähe Flüssigkeiten sind z.B. Honig, Glyzerin oder dicke Öle. Man unterscheidet dynamische und kinematische Viskosität. Die dynamische Viskosität m ist als Verhältnis von Schubspannung und Geschwindigkeitsgradient senkrecht zur Strömungsrichtung definiert (Newtonsches Reibungsgesetz). Die kinematische Viskosität n ergibt sich aus der dynamischen Viskosität durch Viskosität mit der Dichte r. Der Kehrwert von n wird als Fluidität bezeichnet. Einige Viskositätswerte sind in der Tab. für eine Temperatur von 20°C zu finden. Bei inkompressiblen Flüssigkeiten ist die dynamische Viskosität stark antikorreliert mit der Temperatur. Für viele Flüssigkeiten gilt in guter Näherung Viskosität (b ist eine Konstante). Bei kompressiblen Substanzen ist die kinematische Viskosität positiv korreliert (bei idealen Gasen proportional) mit der Temperatur und nahezu unabhängig vom Druck. Viskositäten können mit Viskosimetern gemessen werden. Diese stellen in der Regel Versuchsaufbauten dar, für die die Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen im Prinzip bekannt und die Viskosität durch Parameteranpassung gefunden wird.

 

Viskosität: Werte für verschiedene Stoffe bei 20 °C.

Substanz

m [g / (cm s)]

n [cm2 / s]

Wasser

0,01

0,01

Luft

1,8 × 10-4

0,15

Alkohol

0,018

0,022

Glyzerin

8,5

6,8

Quecksilber

0,015 6

0,001 2

 

Viskosität

Viskosität: Zähigkeit einer Flüssigkeit, dargestellt durch ein einfaches Modell aus übereinanderliegenden Platten der Fläche A. Die Kraft, die man benötigt, um die oberste Platte mit konstanter Geschwindigkeit v gegen die unterste Platte zu verschieben, ist proportional zur Geschwindigkeit v und zur Fläche A und umgekehrt proportional zum Abstand z der beiden Schichten. Der Proportionalitätsfaktor ist die Viskosität.

 

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