Was ist Viskosität in der Physik?
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Die Viskosität ist ein Maß dafür, wie beständig a Fluid ist zu versuchen, 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 Flüssigkeit mit niedriger Viskosität (wie Wasser) zu bewegen als durch eine Flüssigkeit mit hoher Viskosität (wie Honig).
SCHLUSSELERKENNTNISSE: Bedeutung der Viskosität
- Die Viskosität, die „Dicke“ einer Flüssigkeit, bezieht sich darauf, wie widerstandsfähig eine Flüssigkeit gegen Bewegung 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 Tintenstrahldruck, Proteinformulierungen und -injektionen und sogar in der Lebensmittel- und Getränkeherstellung.
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 die Reibung zwischen sich bewegenden Feststoffen bestimmt die Viskosität die Energie, die erforderlich ist, um eine Flüssigkeit zum Fließen zu bringen.
In der Physik wird die Viskosität oft mit der Gleichung von Isaac Newton für Flüssigkeiten ausgedrückt, die der von Newton ähnlich ist zweites Gesetz der Bewegung. Dieses Gesetz besagt, dass eine Kraft, die auf ein Objekt einwirkt, das Objekt beschleunigt. Je größer die Masse des Objekts ist, desto größer muss die Kraft sein, um es zu beschleunigen.
Viskositätsformel
Die Viskositätsformel wird oft mit ausgedrückt Newton Gleichung für Flüssigkeiten:
F / A = n (dv / dr)
wo F repräsentiert Kraft und EIN Gebiet darstellt. So, FA , oder Kraft dividiert durch Fläche, ist eine andere Möglichkeit, die Viskosität zu definieren. DV geteilt DR repräsentiert die „Schergeschwindigkeit“ oder die Geschwindigkeit, mit der sich die Flüssigkeit bewegt. Das n ist eine konstante Einheit gleich 0,00089 Pas (Pascal-Sekunde), die eine dynamische Viskositätsmesseinheit ist. Dieses Gesetz hat einige wichtige praktische Anwendungen wie Tintenstrahldruck, Proteinformulierungen/-injektionen und Lebensmittel-/Getränkeherstellung.
Newtonsche und nicht-newtonsche Flüssigkeitsviskosität
Die meisten gebräuchlichen Flüssigkeiten, Newtonsche Flüssigkeiten genannt, haben eine konstante Viskosität. Es gibt einen größeren Widerstand, wenn Sie die Kraft erhöhen, aber es ist eine konstante proportionale Zunahme. Kurz gesagt, eine Newtonsche Flüssigkeit verhält sich immer wie eine Flüssigkeit, egal wie viel Kraft darauf ausgeübt wird.
Im Gegensatz dazu ist die Viskosität von nicht-newtonschen Flüssigkeiten nicht konstant, sondern variiert stark in Abhängigkeit von der aufgebrachten Kraft. Ein klassisches Beispiel für eine nicht-newtonsche Flüssigkeit ist Oobleck (manchmal als 'Schleim' bezeichnet und oft in naturwissenschaftlichen Grundschulklassen hergestellt), der ein festkörperähnliches Verhalten zeigt, wenn eine große Menge Kraft darauf angewendet wird. Eine andere Gruppe von nicht-newtonschen Flüssigkeiten ist als magnetorheologische Flüssigkeiten bekannt. Diese reagieren auf Magnetfelder, indem sie fast 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: