Viskosität

Viskosität ist die innere Reibung oder der Widerstand gegen die Strömung in einer Flüssigkeit.

Viskosität entsteht, weil intermolekulare Wechselwirkungen benachbarte Schichten gegen das Gleiten widerstehen lassen und so einen Geschwindigkeitsgradienten schaffen, der von der stationären Oberflächenschicht bis zum schneller bewegenden Zentrum skaliert.

Um diesen Gradienten aufrechtzuerhalten, wird eine äußere Kraft angewendet, die proportional zur Fläche und zum Geschwindigkeitsgradienten ist, wie sie durch das Newtonsche Viskositätsgesetz beschrieben werden, eine Beziehung, die die angelegte Kraft und die Durchflussrate mit den physikalischen Eigenschaften des Fluids verbindet.

Die Proportionalitätskonstante ist der Viskositätskoeffizient

Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität einer Flüssigkeit in der Regel ab, während die Viskosität mit höherem Druck tendenziell zunimmt.

Die Reynolds-Zahl ist ein dimensionsloses Verhältnis von Trägheits- zu viskosen Kräften in einer Flüssigkeit. Es bestimmt den Flusstyp. Hohe Viskosität fördert laminare Strömung, da viskose Kräfte dominieren, während niedrige Viskosität turbulente Strömungen aufgrund dominanter Trägheitskräfte begünstigt.

Das Volumen der Flüssigkeit im laminaren Fluss wird durch die Poiseuille-Gleichung angegeben, wobei R der Rohrradius ist, p1 und p2 der Ein- und Auslassdruck, t die Durchflusszeit, η der Viskositätskoeffizient und l die Rohrlänge.