Was sind cSt, mPas und cPs?

Nun stelle man sich in diesem Modell vor, dass jeweils eine der Größen verändert wird, alles andere aber konstant bleibt:  ist z.B. die Fläche der Platten (gemessen in m²) doppelt so groß, aber dennoch bewirkt der gleiche Kraftaufwand der von 1N bei gleichem Plattenabstand zur gleichen relativen Geschwindigkeit führt. Dann müsste man zu dem Schluss kommen, dass die Viskosität des Mediums geringer ist, denn bei gleicher Viskosität müsste bei mehr Fläche ja mehr Widerstand zu überwinden sein, also bei gleicher Kraft die Geschwindigkeit geringer. Es besteht also ein negativer Zusammenhang zwischen der Fläche und der Viskosität. Das bedeutet, das die physikalische Größe ‚Fläche‘ in der Fomel in den Nenner muss:

__________________

             m²

Umgekehrt ist es bei dem Abstand der Platten. Sind die weiter voneinander entfernt, so ist zu erwarten, dass sich die Platten leichter verschieben lassen. Tun sie das nicht, so lässt sich schließen, dass die Viskosität höher sein muss. Also einmal ‚m‘ in den Zähler über den Bruchstrich:

             m

__________________

             m²

Das Verhältnis von Kraft und Viskosität ist positiv – je mehr Kraft notwendig, für gleiche Geschwindigkeit, desto höher die Viskosität. Also 1 x N in den Zähler. Das Verhältnis zur Geschwindigkeit ist folglich negativ (bewegen sich die Platten bei gleicher Kraft langsamer, so muss der Widerstand, also die Viskosität höher sein.

Zusammen ergibt das folgende Formel:

            Nm

__________________

          m² (m/s)

Da ein Nenner im Nenner zum Zähler wird, ergibt sich:

             Nms

__________________

              m³

Ein Meter (m) lässt sich heraus kürzen, somit bleibt:

              Ns

___________________

              m²

Da N/m² die physikalische Einheit Druck (Pa für Pascal) ist, lässt dich die Einheit auch so zusammenfassen:

     Pas = Pascalsekunde

Dies ist die offizielle SI Einheit für Viskosität. Bei VERMES gebräuchlicher ist mPas (Millipascalsekunde), was dem tausendsten Teil einer Pas entspricht. Gerne verwenden wir und viele unserer Kunden auch dann mPas, wenn es sich um Viskositäten von mehr als 1 Pas handelt. Also z. B. 8000 mPas statt 8 Pas.

Dies hat 2 Vorteile: zum einen erlaubt es den direkten Vergleich geringer und großer Viskositäten ohne Einheitenwechsel, zum anderen erübrigt es das Umrechnen einer weiteren gebräuchlichen Einheit: cPs (CentiPoise) entspricht exakt einer mPas und muss nicht weiter umgerechnet werden. 

Wem das nicht genug ‚Herumgekürze‘ war, der kann jetzt noch die kinematische Viskosität ausrechnen, bzw, was wesentlich praxisrelevanter ist, aus der kinematischen Viskosität die dynamische errechnen:

Wie oben beschrieben hat eine höhere Dichte einen positiven Zusammenhang zur Viskosität bei der Messung im Auslaufbecher: wenn mehr Gewicht das Fluid in der gleichen Zeit aus dem Becher drückt, dann muss die (dynamische, also von der Dichte unabhängig gemessene) Viskosität entsprechend höher sein.

Das bedeutet, dass die über die Umrechnungstabelle ermittelte dynamische Viskosität von z.B. etwa einem Centistokes für Wasser (abhängig von der Temperatur), noch mit der Dichte (also 1 kg/L) multipliziert werden muss, um auf die kinematische Viskosität (gemessen in Pas) zu kommen. Dafür ist es aber leider zunächst notwendig, alle Einheiten erst einmal auf SI konforme Größen umzurechnen:

 

1cSt = 0,000 001 m²/s

1 kg/L= 1000kg/m³

 

è  0,000 001 m² * 1000 kg

_________________________

               s*m³

=0,001kg/ms

Es mag nicht ganz offensichtlich sein, dass kg/ms einer Pas entspricht. Erinnert man sich, dass Pas als Kürzung aus Ns/m² entstanden war, und 1N (à Kraft gleich Masse x Beschleunigung) auch als 1kg*m/s² geschrieben werden könnte, so ließe sich:

             Kg*m*s

_____________________ 

              s²*m²

sowohl in kg/ms als auch in Pas kürzen.

Die Probe des Fluids 'Wasse' hat also eine Viskosität von einer mPas. Die Umrechnung von cSt in mPas funktioniert also auch sehr angenehm, bei einer Dichte von 1kg/L (wie bei Wasser) oder annähernd 1 kg/L. was für die meisten wässrigen Lösungen, ungefüllten Klebstoffe (also ohne Feststoffanteil), Lacke oder Öle zutrifft, kann man folglich nicht nur Angaben in cPs, sondern auch cSt ohne weitere Umwandlung als mPas lesen.

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