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Viskosität

Kennkurven der kinematischen Viskosität für verschiedene Salinitäten. Quelle: Schröder et al.

Die Viskosität ist ein Maß für die Zähflüssigkeit eines Fluids. Der Kehrwert der Viskosität ist die Fluidität, ein Maß für die Fließfähigkeit eines Fluids. Je größer die Viskosität, desto dickflüssiger (weniger fließfähig) ist das Fluid; je niedriger die Viskosität, desto dünnflüssiger (fließfähiger) ist es, kann also bei gleichen Bedingungen schneller fließen. Teilchen zäher Flüssigkeiten sind stärker aneinander gebunden und somit weniger beweglich; man spricht daher auch von der inneren Reibung. Sie resultiert nicht nur aus den Anziehungskräften zwischen den Teilchen des Fluids (Kohäsion). 

Für die dynamische und kinematische Viskosität µ bzw. ν  gilt:

Maßeinheit

Die gesetzliche (Si) Einheit der Viskosität ist die Pascalsekunde. Im SI-Einheitensystem gilt: Ein Stoff, der sich zwischen zwei Platten befindet, hat die Viskosität 1 Ns/m², wenn bei einer Größe der Platten von 1 m² und einem Plattenabstand von 1 m eine Kraft von 1 N benötigt wird, um die Platten mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s gegeneinander zu verschieben.

Für die physikalische Einheit der dynamischen Viskosität gilt also:

Die Einheit der Fluidität ist entsprechend:

Für die SI-Einheit der kinematischen Voskosität gilt:

In der Praxis wird für die dynamische Viskosität neben der Pa·s (Pascalsekunde) außerdem der tausendste Teil der SI-Einheit mPa·s (Millipascalsekunde) für Medien niedriger Viskosität verwendet.

Im CGS-System wird die dynamische Viskosität in Poise (P) gemessen, wobei 1 Ns/m2 = 1 Pa·s = 10 Poise = 1000 Centipoise = 1000 cP = 1 kg/ms, und die kinematische Viskosität in Stokes (St), 1 St = 10−4 m2/s.

Definition

Die dynamische Viskosität eines Fluids ist ein Maß für seine Zähigkeit. Sie ist fast ausschließlich temperaturabhängig. Zwischen 0 °C und 150 °C schwankt die dynamische Vis­kosität von Wasser im Vergleich zur Dichte um ein Vielfaches. Sie ist deshalb für das Fließver­halten thermaler Grundwässer von ausschlaggebender Bedeutung.

Wertebereich

0,2–1,75·10-3 Pa·s

Unter kinematischer Viskosität wird der Quotient aus dynamischer Viskosität und Dichte des Fluids verstanden.

Literatur

Birner, J., Bartels, J., Schlagermann, P., Mergner, H., Wolfgram, M.: Dichte, Viskosität und Wärmekapazität hochmineralisierter Thermalwässer in Abhängigkeit von Druck, Temperatur und Gesamtlösungsinhalt. In: bbr Nummer 63 (Sonderheft Geothermie) (2013), S. 90-97

Khristianovich, S. A. and Zheltov, Y. P. : Formation of vertical fractures by means of highly viscous liquid. In: Fourth World Petrol Congress, volume 2, Rome (1955), S. 579–586

Li, G., Feng, J., and Zhu, G., : Quasi-P wave forward modelling in viscoelastic VTI media in frequency-space domain. In: Chinese Journal of Geophysics, : (2011), Nummer 54, S. 200-207

Mao, S., Duan, Z.: The viscosity of aqueous alkali-chloride solutions up to 623 K, 1000 bar and high ionic strength. In: Intl. J. of Thermodyn. Nummer 30 (2009), S. 1510-1523

Mark J. McGuinness: Feedpoint viscosity in geothermal wellbore simulation. In: Geothermics Nummer 50 (2014), S. 24-29

Operto, S., Virieux, J., Ribodetti, A., and Anderson, J., : Finite-difference frequency-domain modelling of viscoacoustic wave propagation in 2D tilted transversely isotropic (TTI) media. In: Geophysics, Nummer 74 (2009), S. T75-T95

Štekl, I., and Pratt, R.: Accurate viscoelastic modelling by frequency-domain finite differences using rotated operators. In: Geophysics, Nummer 63 (1998), S. 1779–179

Weitere Literatur siehe unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Viskosität