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Was ist Viskosität in der Physik?

Die Viskosität ist ein Maß dafür, wie widerstandsfähig eine Flüssigkeit gegen Versuche ist, sich durch sie zu bewegen. Eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität wird als „dünn“ bezeichnet, während eine Flüssigkeit mit hoher Viskosität als „dick“ bezeichnet wird. Es ist einfacher, sich durch eine niedrigviskose Flüssigkeit (wie Wasser) zu bewegen als durch eine hochviskose Flüssigkeit (wie Honig).

Wichtige Erkenntnisse: Bedeutung der Viskosität

  • Die Viskosität, die „Dicke“ der Flüssigkeit, bezieht sich darauf, wie widerstandsfähig eine Flüssigkeit gegen Bewegung durch sie ist.
  • Wasser hat beispielsweise eine niedrige oder „dünne“ Viskosität, während Honig eine „dicke“ oder hohe Viskosität hat.
  • Das Gesetz der Viskosität hat wichtige Anwendungen in Bereichen wie dem Tintenstrahldruck, Proteinformulierungen und -injektionen und sogar der Herstellung von Lebensmitteln und Getränken.

 

Viskositätsdefinition

Die Viskosität bezieht sich auf die Dicke der Flüssigkeit. Die Viskosität ergibt sich aus der Wechselwirkung oder Reibung zwischen Molekülen in einer Flüssigkeit. Ähnlich wie bei der Reibung zwischen sich bewegenden Feststoffen bestimmt die Viskosität die Energie, die erforderlich ist, um ein Fluid zum Fließen zu bringen.

In der Physik wird die Viskosität häufig unter Verwendung der Isaac Newton-Gleichung für Flüssigkeiten ausgedrückt, die dem zweiten Newtonschen Bewegungsgesetz ähnlich ist . Dieses Gesetz besagt, dass eine Kraft, die auf ein Objekt wirkt, das Objekt beschleunigt. Je größer die Masse des Objekts ist, desto größer muss die Kraft sein, damit es beschleunigt.

 

Viskositätsformel

Die Viskositätsformel wird häufig unter Verwendung der Newtonschen Gleichung für Flüssigkeiten ausgedrückt :

F / A=n (dv / dr)

Dabei steht F für Kraft und A für Fläche. So, F / A , oder die Kraft geteilt durch Fläche, ist eine weitere Möglichkeit die Viskosität zu definieren. Dv geteilt dr repräsentiert die „schiere Geschwindigkeit“ oder die Geschwindigkeit, mit der sich die Flüssigkeit bewegt. Das n ist eine konstante Einheit von 0,00089 Pa s (Pascal-Sekunde), was eine dynamische Viskositätsmesseinheit ist. Dieses Gesetz hat einige wichtige praktische Anwendungen wie Tintenstrahldruck, Proteinformulierungen / -injektionen und Herstellung von Lebensmitteln / Getränken.

 

Newtonsche und nicht-Newtonsche Flüssigkeitsviskosität

Die meisten gängigen Flüssigkeiten, Newtonsche Flüssigkeiten genannt, haben eine konstante Viskosität. Es gibt einen größeren Widerstand, wenn Sie die Kraft erhöhen, aber es ist eine konstante proportionale Erhöhung. Kurz gesagt, eine Newtonsche Flüssigkeit wirkt wie eine Flüssigkeit, egal wie viel Kraft in sie eingebracht wird.

Im Gegensatz dazu ist die Viskosität von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten nicht konstant, sondern variiert stark in Abhängigkeit von der ausgeübten Kraft. Ein klassisches Beispiel für eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit ist Oobleck (manchmal als „Schleim“ bezeichnet und oft in naturwissenschaftlichen Grundschulklassen hergestellt), das ein festes Verhalten zeigt, wenn eine große Menge an Kraft auf es ausgeübt wird. Ein anderer Satz nicht-Newtonscher Flüssigkeiten ist als magnetorheologische Flüssigkeiten bekannt. Diese reagieren auf Magnetfelder, indem sie nahezu fest werden, aber in ihren flüssigen Zustand zurückkehren, wenn sie aus dem Magnetfeld entfernt werden

 

Warum Viskosität im täglichen Leben wichtig ist

Während die Viskosität im täglichen Leben von untergeordneter Bedeutung zu sein scheint, kann sie in vielen verschiedenen Bereichen tatsächlich sehr wichtig sein. Zum Beispiel:

    • Schmierung in Fahrzeugen. Wenn Sie Öl in Ihr Auto oder Ihren LKW einfüllen, sollten Sie sich dessen Viskosität bewusst sein. Dies liegt daran, dass die Viskosität die Reibung beeinflusst und die Reibung wiederum die Wärme beeinflusst. Darüber hinaus beeinflusst die Viskosität auch den Ölverbrauch und die Leichtigkeit, mit der Ihr Fahrzeug unter heißen oder kalten Bedingungen startet. Einige Öle haben eine stabilere Viskosität, während andere auf Hitze oder Kälte reagieren. Wenn der Viskositätsindex Ihres Öls niedrig ist, kann es beim Erhitzen dünner werden, was zu Problemen führen kann, wenn Sie Ihr Auto an einem heißen Sommertag bedienen.
    • Kochen. Die Viskosität spielt eine wichtige Rolle bei der Zubereitung und dem Servieren von Speisen. Speiseöle können die Viskosität beim Erhitzen ändern oder nicht, während viele beim Abkühlen viel viskoser werden. Fette, die beim Erhitzen mäßig viskos sind, werden beim Abkühlen fest. Verschiedene Küchen hängen auch von der Viskosität von Saucen, Suppen und Eintöpfen ab. Eine dicke Kartoffel-Lauch-Suppe zum Beispiel wird, wenn sie weniger viskos ist, zu französischem Vichyssoise. Einige viskose Flüssigkeiten verleihen Lebensmitteln Textur. Honig zum Beispiel ist ziemlich viskos und kann das „Mundgefühl“ eines Gerichts verändern.

 

  • Herstellung. Fertigungsanlagen erfordern eine geeignete Schmierung, um reibungslos zu funktionieren. Zu viskose Schmiermittel können Rohrleitungen verstopfen und verstopfen. Zu dünne Schmiermittel bieten zu wenig Schutz für bewegliche Teile.
  • Medizin. Die Viskosität kann in der Medizin von entscheidender Bedeutung sein, da Flüssigkeiten intravenös in den Körper eingeführt werden. Die Blutviskosität ist ein Hauptproblem: Zu viskoses Blut kann gefährliche innere Gerinnsel bilden, während zu dünnes Blut nicht gerinnt. Dies kann zu gefährlichem Blutverlust und sogar zum Tod führen.

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