Erklärung des Unterschieds zwischen Viskosität und Auftrieb

Viskosität und Auftrieb sind zwei Faktoren, die Flüssigkeiten wie Flüssigkeiten und Gase beeinflussen. Auf den ersten Blick scheinen die Begriffe sehr ähnlich zu sein, denn beide scheinen eine Flüssigkeit dazu zu bringen, jedem Objekt, das sie durchdringt, Widerstand zu leisten. Dies ist in der Tat falsch, da sich beide Begriffe tatsächlich auf sehr spezifische Kräfte beziehen, die entweder nach außen oder nach innen ausgeübt werden. Schwankungen beider Faktoren führen dazu, dass sich Flüssigkeiten und Gase sehr unterschiedlich verhalten.

Als Auftrieb bezeichnet man die gezielt nach oben gerichtete Kraft, die eine Flüssigkeit oder ein Gas auf einen darin eingetauchten Gegenstand ausübt. Dies ist die Hauptkraft, die ein Objekt schweben lässt. Ein schwimmendes Objekt muss jedoch eine größere Wassermasse verdrängen als seine eigene Masse, um zu schwimmen. Andernfalls wird die Auftriebskraft nicht groß genug sein, um ein Absinken zu verhindern. Dies hängt mit der Dichte des Wassers zusammen; Wenn das Wasser beispielsweise dichter ist, muss ein schwereres Objekt weniger davon verdrängen, um über Wasser zu bleiben, da das Wasser eine größere Masse hat.

Viskosität wird einfach als der Strömungswiderstand einer Flüssigkeit oder eines Gases definiert. Je weniger geneigt das Gas oder die Flüssigkeit strömen soll, desto viskoser ist es. Die Viskosität in Flüssigkeiten und Gasen wird durch ihre molekulare Zusammensetzung verursacht; sehr viskose Flüssigkeiten oder Gase haben molekulare Zusammensetzungen, die bei ihrer Bewegung eine große innere Reibung verursachen. Diese Reibung widersteht natürlich dem Fließen. Flüssigkeiten und Gase mit geringer innerer Reibung fließen sehr leicht. Die Viskosität unterscheidet sich vom Auftrieb dadurch, dass sie innere Kräfte innerhalb einer Substanz beschreibt und nicht eine aufwärts gerichtete Kraft, die von einer Substanz auf eine andere Substanz ausgeübt wird.

Während beide Auftriebs- und Viskositätsfaktoren einem Objekt erlauben, für eine begrenzte Zeitdauer zu schwimmen, ist die Viskosität nicht wirksam, um ein Objekt auf unbestimmte Zeit über Wasser zu halten. Wenn ein Objekt in eine Flüssigkeit eintritt, wird die verdrängte Flüssigkeit gezwungen, nach beiden Seiten nach unten zu fließen und dem Objekt Platz zu machen. In einer extrem viskosen Flüssigkeit wird diese Strömung stark abgebremst, was bedeutet, dass das Objekt einige Zeit auf der "verdrängten" Flüssigkeit sitzen kann, bevor es absinkt. Obwohl Reibung die innere Bewegung verlangsamt, findet diese Bewegung immer noch langsam aber sicher statt und das Objekt wird schließlich sinken, wenn allein die Viskosität eine Rolle spielt.

Auch der Auftrieb und die Viskosität werden durch Wärmeeinwirkung unterschiedlich beeinflusst. Das Erhitzen einer viskosen Substanz verringert ihre Viskosität, da die Moleküle darin mehr Energie gewinnen und die innere Reibung leichter überwinden können. Die Auswirkung von Wärme auf den Auftrieb hängt jedoch davon ab, welche Art von Flüssigkeit oder Gas erhitzt wird. Im Allgemeinen verringert das Erhitzen einer Flüssigkeit ihre Dichte und verringert ihr Potenzial, eine Auftriebskraft auszuüben, da die Masse der verdrängten Flüssigkeit pro Volumen abnimmt. Einige Flüssigkeiten, einschließlich Wasser, können jedoch bei leichtem Erhitzen an Dichte zunehmen. Wasser ist bei 39,2 Grad Fahrenheit am dichtesten, so dass das Erhitzen von Wasser von 38 Grad Fahrenheit auf 39 Grad Fahrenheit tatsächlich das Potenzial für Auftrieb erhöht.