Was ist der Unterschied zwischen dynamischer und kinematischer Viskosität?
Die Viskosität einer Flüssigkeit ist eine wichtige physikalische Eigenschaft, die das Verhalten der Flüssigkeit beim Fließen beeinflusst. Hochviskose Flüssigkeiten sind widerstandsfähiger gegen Verformung durch Beanspruchung und fließen weniger leicht, während weniger viskose Flüssigkeiten leichter fließen und weniger widerstandsfähig sind. Die beiden Hauptmethoden zur Messung der Viskosität sind die dynamische und die kinematische Viskosität. Diese Maßnahmen sind miteinander verbunden, finden jedoch unterschiedliche Anwendung.
Die am häufigsten verwendete Messung ist die dynamische Viskosität, auch absolute Viskosität genannt. Es misst den Strömungswiderstand eines Fluids - mit anderen Worten die innere Reibung des Fluids oder wie leicht es sich unter mechanischer Belastung bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck verformen kann. Die technische Definition der dynamischen Viskosität ist das Verhältnis von Schubspannung zu Geschwindigkeitsgradient. Wenn die Kraft senkrecht auf die Oberfläche einer Flüssigkeit ausgeübt wird, verformt sie sich seitwärts oder schert. Die Leichtigkeit oder Schwierigkeit dieser Verformung ist die dynamische Viskosität, die manchmal einfach als Viskosität bezeichnet wird.
Im Gegensatz dazu misst die kinematische Viskosität den Strömungswiderstand der Flüssigkeit in Gegenwart der Schwerkraft. Dieses Maß wird erhalten, indem die dynamische Viskosität der Flüssigkeit genommen und durch die Dichte der Flüssigkeit dividiert wird. Je höher die Viskosität der Flüssigkeit ist, desto weniger fließt sie unter der Schwerkraft und desto höher ist ihre kinematische Viskosität.
Dynamische und kinematische Viskosität werden in verschiedenen Maßeinheiten ausgedrückt. Die Maßeinheiten des Internationalen Einheitensystems (SI) für die dynamische Viskosität sind Pascalsekunden. Pascal ist ein Maß für den Druck - in diesem Fall die auf die Flüssigkeit ausgeübte Scherspannung -, während Sekunden die Zeit messen, die zum Verformen benötigt wird. Die dynamische Viskosität kann auch mit einer Einheit gemessen werden, die als Poise bezeichnet wird. Ein weiteres Maß für den Druck im Verhältnis zur Zeit. Die übliche Einheit zur Messung der kinematischen Viskosität sind die Stokes oder Quadratzentimeter pro Sekunde, obwohl manchmal die SI-Einheit von Quadratmetern pro Sekunde verwendet wird.
Die Verwendung dynamischer und kinematischer Viskositätsmessungen ist für verschiedene reale Anwendungen unerlässlich. Zum Beispiel ist es wichtig, Farbe mit einer bestimmten dynamischen Viskosität zu formulieren, um sicherzustellen, dass sie gemischt und in der richtigen Dicke aufgetragen werden kann. Die Messung der kinematischen Viskosität wird häufiger in Fällen verwendet, in denen eine Flüssigkeit durch ein Rohr fließen oder Maschinen schmieren muss, wie in einem Automotor.
Produkte wie Motoröl, die unterschiedlichen physikalischen Bedingungen ausgesetzt sind, müssen eine bestimmte dynamische und kinematische Viskosität aufweisen, um sich korrekt zu verhalten. Die Viskosität von Flüssigkeiten ändert sich je nach Temperatur und Druck. Beispielsweise wird Öl bei kaltem Wetter dicker und dichter, wodurch es weniger leicht fließt. Es ist wichtig, sowohl das dynamische als auch das kinematische Viskositätsverhältnis in dieser Situation zu kennen, um vorherzusagen, wie sich das Öl bei verschiedenen Temperaturen verhält.