Was ist Viskosität und wie wird sie gemessen?

Die Viskosität ist eine charakteristische Eigenschaft von Fluiden. So werden fließfähige Stoffe bezeichnet, unabhängig davon, ob es sich um Flüssigkeiten, Gase oder zum Teil sogar Feststoffe handelt, zum Beispiel Schüttgüter.

Um sich die Maßeinheiten der Viskosität etwas weniger abstrakt vorstellbar zu machen, sollte man zunächst die Messverfahren näher betrachten:

Eines der einfachsten Verfahren, Viskosität zu messen, ist der sogenannte Auslaufbecher. Ein Fluid wird in einen Becher mit bekannter Form, Volumen und Auslassöffnung  (Standardbecher) gefüllt. Dann wird ganz einfach die Zeit gemessen, die das Medium benötigt, um aus dem Becher herauszulaufen. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass mit sehr einfachen Mitteln (Standardbecher und Uhr) Vergleichswerte gefunden werden können, die einfach in Sekunden gemessen auch für Laien vergleichbar und verständlich sind. Das Verfahren hat aber auch einige Nachteile: Auslaufzeiten in Sekunden sind für sich genommen physikalisch nicht aussagekräftig, sie können nur zum Vergleich und bei Verwendung des exakt gleichen Standardbechers herangezogen werden. Zudem hat nicht nur die Viskosität, sondern auch die Dichte des Mediums einen Einfluss auf die Auslaufzeit:  man stelle sich vor eine sehr schweren Fluid und ein sehr leichtes Fluid, von ähnlicher Viskosität befinden sich in baugleichen Auslaufbechern – es ist zu erwarten, das das Fluid mit der höheren Dichte schneller ausläuft, da durch das Eigengewicht am Grund des Bechers ein höherer Druck entsteht.

Als Lösung beider Probleme kann die reine Auslaufzeit – mithilfe der zu dem Auslaufbecher passenden Umrechnungstabelle – in die physikalische Größe der kinematischen Viskosität umgerechnet werde. Diese wird in der SI Einheit m²/s, in der Praxis häufiger verwendet wird die Einheit Centistokes, was mm²/s entspricht. Somit entsprechen 1 Mio Centistokes einem m²/s.

In dieser SI Einheit ist die Problematik des Einflusses der Dichte auf die Auslaufzeit einfach ‚ausgeklammert‘, oder besser gesagt ‚aus der Formel heraus gekürzt‘. In der Praxis bedeutet das, dass sich die für die Dosierung mit Vermes Mikrodosierventilen wesentlich relevantere dynamische Viskosität nur dann direkt vergleichen lässt, wenn zwei Fluide mit ähnlicher Dichte verglichen werden.

Dieses Problem ist aber in der Praxis gar nicht so ausschlaggebend, da die meisten Fluide, besonders dann, wenn sie keine festen Füllstoffe enthalten, eine Dichte von 1g/cm +/- 20% haben. Eine wichtige Ausnahme bilden hier Flüssigmetalle (z.B. Quecksilber), die bei geringer Viskosität eine sehr hohe Dichte haben.

Der wohl bedeutendste Nachteil des Auslaufbechers ist wohl der, dass bei höheren Viskositäten das Fluid durch das Eigengewicht so langsam aus dem Becher fließen würde, dass Messungen in der Praxis nicht sinnvoll sind. Üblich sind Auslaufbecher aber dennoch z.B. bei der Viskositätsmessung von Lacken.

Für eine Messung von geringen und höheren Viskositäten unabhängig von der Dichte ist ein etwas aufwendigerer Versuchsaufbau notwendig, z.B. ein Rotationsviskosimeter. Die theoretische Grundlage dafür kann man sich etwa so vorstellen: man hat zwei Platten, welche eine definierte Größe haben (z.B. einen m²) und einen definierten Abstand voneinander (z.B. 1m). Dazwischen befindet sich das Fluid, dessen Viskosität es zu ermitteln gilt. Versucht man nun, die Platten gegeneinander zu verschieben, muss man eine bestimmte Kraft aufwenden (z.B. 1 Newton), und wird als Ergebnis eine Geschwindigkeit der Verschiebungsbewegung erhalten (z.B 1m/s)

Home > FAQ >