Viskosität

Reale Fluide verlieren Energie durch Reibung. Weiterhin nimmt man an, dass sich das Medium aus Flüssigkeitsschichten zusammensetzt. Verknüpft man beides, dann können wir den Begriff der Viskosität erklären. Die Viskosität einer Flüssigkeit kennzeichnet ihr Vermögen gegen Formänderungen Widerstand zu leisten. Sie ist ein Maß für die innere Reibung im Fluid.

Abbildung 4.3: Eine Kraft wirkt auf eine bewegliche Platte (Video 2,5 MB oder Video 1,4 MB )

Zur Erläuterung des Sachverhalts betrachten wir zwei parallele Platten im Abstand y, zwischen denen sich eine Flüssigkeitsschicht befindet. Die untere von beiden ist fest. Die obere kann auf der Flüssigkeitsschicht bewegt werden. Wirkt auf die obere Platte eine konstante Kraft , so wird diese mit der konstanten Geschwindigkeit bewegt. Die Flüssigkeitsschicht, die mit der oberen Platte in Kontakt steht, haftet an ihr und wird deswegen mit gleicher Geschwindigkeit || mitgezogen. Die mit der ruhenden Platte in Kontakt stehende Flüssigkeitsschicht bleibt dementsprechend in Ruhe. Sind weder Abstand y noch Geschwindigkeit || groß, verändert sich die Geschwindigkeit linear mit y (vgl. Abb. ).
Man ermittelt, dass die Kraft nach folgender Gleichung zu berechnen ist:

=  A 

Sie ist proportional zur Plattenoberfläche A und zum Geschwindigkeitsgradienten . Den Proportionalitätsfaktor nennt man dynamische Zähigkeit (oder Viskosität). Seine Einheit ist Pa s .
Obige Berechnung der Reibungskraft wird in der Literatur als Newtonscher Reibungsansatz bezeichnet .

Hohe Viskosität ist gleichbedeutend mit 'Dickflüssigkeit', niedrige mit 'Dünnflüssigkeit'. Die Viskosität hängt

zum Einen von

der Temperatur T

und zum Anderen vom

Druck p.

In der folgenden Tabelle sind die Viskositäten einiger Flüssigkeiten bei T = 20^oC angegeben .

Stoff	/ m Pa s
Wasser	1,002
Benzol	0,65
Ethanol	1,20
Glyzerin	1480,0
Quecksilber	1,55

Zähe Fluide bleiben an Materialen haften. Bei einem in Glyzerin eingetauchten Papier bleiben Randschichten der Flüssigkeit daran haften und bilden beim Herausziehen eine keilförmige Außenschicht.

Abbildung: Glyzerin haftet an Papier (Video 1,5 MB oder Video 0,9 MB)