Was ist dynamische Viskosität?
Die dynamische Viskosität eines Fluids ist definiert als die ausgeübte Scherspannung geteilt durch den Geschwindigkeitsgradienten, der erreicht wird, wenn eine Scherkraft auf ein Fluid ausgeübt wird. Die Viskosität variiert stark zwischen den Flüssigkeiten. Es ist wichtig für das Fließverhalten von Flüssigkeiten.
Der Begriff, der zur Beschreibung des Strömungswiderstands eines Fluids verwendet wird, ist Viskosität. Sirup ist viskoser als Wasser; Melasse viskoser als Sirup. Die Viskosität ist das Ergebnis der Leichtigkeit, mit der Moleküle aneinander vorbeigleiten, und ist eine Funktion der Chemie, Form und Temperatur der Moleküle. Auch Gase haben unterschiedliche Viskositäten. Bei gleicher Temperatur ist Sauerstoff doppelt so viskos wie Wasserstoff oder Ammoniak, während die Viskosität von Stickstoff in der Mitte liegt.
Die klassische Viskositätsmessung stammt aus einem Test, der aus zwei glatten Platten besteht, die durch einen dünnen Flüssigkeitsfilm getrennt sind. Die Bodenplatte ist stationär. Der Experimentator versucht mit einer bekannten Kraft, die obere Platte an der unteren Platte vorbeizuschieben. Innerhalb des Flüssigkeitsfilms haben die Moleküle neben der Bodenplatte eine Geschwindigkeit von Null. Die Fluidmoleküle neben der oberen Platte haben die gleiche Geschwindigkeit wie die obere Platte.
Während die Flüssigkeit entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit sein kann, ist es bei diesem Test einfacher, an Flüssigkeiten zu denken. Wenn die die Platten trennende Substanz Wasser ist, gleitet die obere Platte sehr leicht zur Seite. Bei Melasse als Flüssigkeit bewegt sich die obere Platte mit der gleichen Kraft nur schleppend.
Eine Scherkraft ist in Richtung der Kraft, im Gegensatz zu Zugkräften oder Druckkräften, die in diesem Fall die Kräfte sind, die erforderlich sind, um die Platten entweder auseinander oder näher zusammen zu bewegen. Die Scherspannung ist die Scherkraft geteilt durch eine Flächeneinheit und wird als Newton pro Quadratmeter (N / m 2 ) oder Pascal (Pa) ausgedrückt. Viskositätsberechnungen werden normalerweise in metrischen Einheiten durchgeführt.
Der Geschwindigkeitsgradient ist die Differenz der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit neben der Bodenplatte, die Null ist, im Vergleich zu der Flüssigkeit neben der oberen Platte, die der Geschwindigkeit der oberen Platte entspricht. Die dynamische Viskosität ist dann die Scherspannung geteilt durch die Schergeschwindigkeit und wird in Pascalsekunden (Pa-s) gemessen. In der Praxis wird die Viskosität in Centipoise (cPo) gemessen. Ein Centipoise entspricht einer Millipascalsekunde.
Ein weiteres Viskositätsmaß ist die kinematische Viskosität. Die kinematische Viskosität ist die dynamische Viskosität geteilt durch die Dichte der Flüssigkeit. Die kinematische Viskosität ist einfacher zu messen als die dynamische Viskosität, daher wird sie häufig zur Bestimmung der dynamischen Viskosität verwendet.
Eine Newtonsche Flüssigkeit behält unabhängig von der Schergeschwindigkeit eine konstante dynamische Viskosität. Ketchup ist eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit. Es hat eine hohe dynamische Viskosität, wenn die Durchflussrate niedrig ist, wird jedoch bei Erhöhung der Durchflussrate fast so flüssig wie Wasser. Dies erklärt, warum Leute Ketchupflaschen schütteln, um den Ketchupfluss zu beschleunigen, aber dann zu viel auf ihrem Teller landen.