Die Viskosität ist ein wichtiger Parameter in der Fluiddynamik – so wichtig, dass Wissenschaftler auf diesem Gebiet zwei verschiedene Arten mit jeweils eigenen Einheiten definieren. Eine übliche Einheit zum Messen der dynamischen Viskosität ist das Poise (P), das 1 Gramm pro Zentimeter-Sekunde entspricht. Eine entsprechende Einheit für die kinematische Viskosität ist der Stoke (St), der 1 Zentimeter. entspricht2 pro Sekunde. Beide Einheiten sind groß und aus praktischen Gründen ist es üblicher, Centipoise (cP) und Centistoke (cSt) zu verwenden, die einem Hundertstel der entsprechenden ganzen Einheit entsprechen. Eine einfache Möglichkeit, die kinematische in die dynamische Viskosität umzuwandeln, besteht darin, den Wert in Centistokes mit dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit zu multiplizieren, um den entsprechenden Wert in Centipoise zu erhalten.
Zwei Arten von Viskositäten
Die Definition der dynamischen – oder absoluten – Viskosität ist die Tangentialkraft pro Flächeneinheit, die benötigt wird, um eine zu bewegen horizontale Ebene eines Fluids in Bezug auf eine andere Ebene mit einer Einheitsgeschwindigkeit unter Beibehaltung eines Einheitsabstands zwischen die Flugzeuge. Mit anderen Worten, es ist ein Maß für den inneren Strömungswiderstand der Flüssigkeit. Jeder, der versucht hat, ein Messer durch Melasse zu bewegen, weiß, dass es eine höhere dynamische Viskosität hat als Wasser.
Die kinematische Viskosität ist definiert als das Verhältnis von dynamischer Viskosität zu Dichte. Zwei Flüssigkeiten mit gleicher dynamischer Viskosität können je nach Dichte sehr unterschiedliche Werte für die kinematische Viskosität aufweisen.
Viskosität messen
Um die dynamische Viskosität zu messen, muss irgendeine Art von bekannter externer Kraft aufgebracht werden. Eine übliche Methode zum Messen dieser Größe besteht darin, eine Sonde in der Flüssigkeit zu drehen und das Drehmoment oder die Rotationskraft zu messen, die erforderlich ist, um die Sonde mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu bewegen. Da die kinematische Viskosität nicht von der Bewegung oder einer anderen externen Kraft als der Schwerkraft abhängt, besteht eine übliche Methode zur Messung darin, die Flüssigkeit durch ein kalibriertes Kapillarrohr fließen zu lassen.
Bei der Messung der dynamischen und kinematischen Viskosität ist es wichtig, die Temperatur zu berücksichtigen, da die Viskosität mit der Temperatur variiert.
Spezifisches Gewicht erleichtert das Umwandeln
Das spezifische Gewicht eines Fluids, Gases oder Festkörpers ist seine Dichte geteilt durch die Dichte von Wasser. Da Wasser eine Dichte von 1 g/cm3 (1g/ml) hat, ist das spezifische Gewicht ein dimensionsloser Wert, der im Wesentlichen der Dichte entspricht. Diese Verknüpfung macht es einfacher, den Überblick über die Einheiten bei der Umrechnung von dynamischer in kinematische Viskosität und umgekehrt zu behalten. Für jede Flüssigkeit ist die kinematische Viskosität in Centistokes x spezifisches Gewicht = die dynamische Viskosität in Centipoise. Wenn Sie dieselbe Berechnung mit Dichte anstelle des spezifischen Gewichts durchführen, müssen Sie die Viskosität in. umrechnen Centistokes in Stokes, multiplizieren Sie mit der Dichte der Flüssigkeit in g/ml und rechnen Sie das Ergebnis in Poise zurück in Centipoise.
Einige Beispiele
Im Fall von Wasser ist die Umrechnung zwischen Centistokes und Centipoise einfach, da Wasser ein spezifisches Gewicht von 1 hat. Die kinematische Viskosität von Wasser bei 70 Grad Fahrenheit (21 Grad Celsius) beträgt 1 Centistoke und die dynamische Viskosität beträgt 1 Centipoise.
Bei 20 Grad Celsius hat Honig eine Dichte von 1,42 g/ml (spezifisches Gewicht 1,42). Seine dynamische Viskosität beträgt 10.000 cP, seine kinematische Viskosität beträgt also 10.000 cp/1,42 = 7.042 cSt.