Viskosität

Zähigkeit; Zähflüssigkeit

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Vis|ko|si|tät 〈[ vıs-] f. 20; unz.〉 Zähigkeit (von Flüssigkeiten); Ggs Fluidität

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Vis|ko|si|tät [↑ viskos] Syn.: Zähigkeit (2), innere Reibung: Bez. für die stoffspezif. Eigenschaft eines fließfähigen Stoffes (Gas, Fl., Schmelze), einer von außen mit der sog. ↑ Schergeschwindigkeit (γ̇ oder D) auf den Stoff einwirkenden, ihn zum ↑ Fließen (1) bringenden flächenbezogenen Kraft (↑ Schubspannung τ) entgegenzuwirken. Den Quotienten τ/D nennt man die dynamische Viskosität η. Sie wird mit unterschiedlichen Geräten gemessen (↑ Viskosimetrie) u. in der Einheit Pascalsekunde (Pa s) angegeben; eine veraltete Einheit ist das Poise (P). Als auf die Dichte (ρ) bezogene oder kinematische Viskosität ν bezeichnet man den Quotienten η/ρ mit der heutigen Einheit m²/s u. der früheren Stokes (St). Nicht-Newton-Flüssigkeiten zeigen bes. V.-Anomalien.

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Vis|ko|si|tät, die; - (Chemie, Technik):

Zähflüssigkeit; Zähigkeit von Flüssigkeiten u. Gasen.

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Viskosität

 

[v-], Zähigkeit, innere Reibung, die Eigenschaft eines fließfähigen Stoffsystems, bei einer Verformung eine Spannung aufzunehmen, die von der Verformungsgeschwindigkeit abhängt. Im einfachsten Fall (bei Gasen und newtonschen Flüssigkeiten) ist die Schubspannung τ zwischen zwei laminar strömenden Schichten dem Geschwindigkeitsgefälle D senkrecht zur Strömungsrichtung proportional: τ = η D. Der Proportionalitätsfaktor η heißt dynamische Viskosität (auch Koeffizient der inneren Reibung, dynamische Zähigkeit). SI-Einheit ist Pascalsekunde (Pa · s). Eine nichtgesetzliche, früher verwendete Einheit ist das Poise (P). Der Kehrwert der dynamischen Viskosität wird Fluidität (Formelzeichen ϕ)genannt: ϕ = 1 / η.

 

Wird eine große ebene Platte in der Mitte zwischen zwei ebenen, parallelen Wänden eines mit einer newtonschen Flüssigkeit (z. B. Wasser) gefüllten Trogs mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, so muss eine die Bewegung hemmende Kraft überwunden werden, ähnlich der Reibungskraft zwischen zwei festen Oberflächen. Ist der Abstand x zwischen Platte und Wand des Trogs klein, so nimmt die Geschwindigkeit der von der Platte durch Schubkräfte mitgenommenen Flüssigkeit linear zur Wand hin ab. Die bewegungshemmende Kraft F hängt von der Viskosität η der Flüssigkeit ab: Sie ist proportional der Fläche A der Platte (beide Seiten) und der Geschwindigkeit v, aber umgekehrt proportional dem Abstand x von der Trogwand: F = η · A · v / x (F / A ist die Schubspannung, v / x das Geschwindigkeitsgefälle). Die Bestimmung von η erfolgt häufig durch Kapillarviskosität mithilfe des Hagen-Poiseuille-Gesetzes. Bei hohen Geschwindigkeiten und großem Abstand x treten Abweichungen durch Wirbelbildung und Turbulenzen auf.

 

Für die kinematische Viskosität gilt ν = η / ρ (ρ Dichte des Fluids); ihre Angabe erfolgt in m²/s, früher galt das Stokes (St). Bei Gasen nimmt η mit der Temperatur zu, bei idealen Gasen wächst η annähernd mit der Wurzel aus der absoluten Temperatur und ist bei normalen und hohen Drücken vom Druck kaum abhängig. Bei Flüssigkeiten nimmt η mit der Temperatur ab. - Anomale (strukturviskose) Flüssigkeiten, besonders hochpolymere und solche mit stäbchenförmigen Molekülen, folgen dem newtonschen Ansatz nicht. Hier kann η mit wachsender Strömungsgeschwindigkeit zu- oder abnehmen. Das Verhalten solcher Stoffe wird in der Rheologie untersucht.

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Vis|ko|si|tät, die; - (Chemie, Technik): Zähflüssigkeit; Zähigkeit von Flüssigkeiten u. Gasen: die V. von Öl; Flüssigkeiten mit hoher Dichte haben eine höhere V. (Gute Fahrt 4, 1974, 22).