Die Viskosität hat je nach Substanz unterschiedliche Eigenschaften
Eine Flüssigkeit, deren Viskosität sich nicht ändert, selbst wenn sich die auf sie ausgeübte Kraft ändert, wird „newtonsche Flüssigkeit“ genannt, und eine Flüssigkeit, deren Viskosität sich ändert, wenn sich die auf sie ausgeübte Kraft ändert, wird als „nicht-newtonsche Flüssigkeit“ bezeichnet.
In der Regel sind reine Substanzen newtonsche Flüssigkeiten. Mischungen von zwei oder mehr Substanzen sind jedoch fast alle nicht-newtonsche Flüssigkeiten.
・Newtonsche Flüssigkeiten
- Die Viskosität wird durch eine ausgeübte Kraft nicht verändert -
Einige Beispiele für newtonsche Flüssigkeiten sind: Wasser, Honig, Speiseöl, ‚Mizuame’ (ein dickflüssiger, aus Stärke hergestellter Flüssigzucker), Zuckerlösung in Wasser, Kochsalzlösung, sowie Alkohol.
・Nicht-newtonsche Flüssigkeiten
- Die Viskosität wird durch eine ausgeübte Kraft verändert -
Einige Beispiele für nicht-newtonsche Flüssigkeiten sind: Butter, Ketchup, Mayonnaise und Joghurt.
Die 3 wichtigsten Arten von nicht-newtonschen Flüssigkeiten
Nicht-newtonsche Flüssigkeiten können in Bingham-Flüssigkeiten, pseudoplastische Flüssigkeiten und dilatante Flüssigkeiten unterteilt werden.
① Bingham-Flüssigkeiten (Plastische Flüssigkeiten)
~ Flüssigkeiten mit einer Fließgrenze, die aber mit einer konstanten Viskosität wie newtonsche Flüssigkeiten fließen ~
Butter kann mit der Kraft eines Messers auf Toast verteilt werden, aber die Butter bewegt sich nur, wenn eine gewisse Kraft aufgewendet wird. Die Kraft, die erforderlich ist, damit sich die Butter bewegt, heißt Fließdruck, und der Wert für den Fließdruck ist die Fließgrenze. Wenn eine Substanz eine Fließgrenze hat, aber beim Fließen eine konstante Viskosität beibehält und sich wie eine newtonsche Flüssigkeit verhält, wird die Substanz „Bingham-Flüssigkeit“ (plastische Flüssigkeit) genannt.
② Pseudoplastische Flüssigkeiten
~ Flüssigkeiten, deren Viskosität abnimmt, wenn eine Kraft ausgeübt wird ~
Substanzen, deren Viskosität abnimmt, wenn eine Kraft auf sie ausgeübt wird, werden als pseudoplastische Flüssigkeiten bezeichnet. Bevor die Kraft ausgeübt wird, haben diese Substanzen eine hohe Viskosität, so dass sie auf den ersten Blick als Bingham-Flüssigkeiten erscheinen, aber sie haben keinen Fließgrenze. Einige bekannte Beispiele sind Lebensmittel, die in Tuben verpackt werden können wie z. B. Mayonnaise oder Ketchup, die beinah alle pseudoplastische Flüssigkeiten sind. Eine andere Art Flüssigkeit, die sich ähnlich wie eine pseudoplastische Flüssigkeit verhält, ist die thixotrope Flüssigkeit (*④).
③ Dilatante Flüssigkeiten
~ Flüssigkeiten, deren Viskosität zunimmt, wenn eine Kraft ausgeübt wird ~
Dilatante Flüssigkeiten sind das Gegenteil von pseudoplastischen Flüssigkeiten. Wenn eine Kraft auf dilatante Flüssigkeiten ausgeübt wird, erhöht sich die Viskosität. Ein typisches Beispiel einer dilatanten Flüssigkeit ist ein 1:1-Gemisch aus Stärke und Wasser. Wenn die Mischung langsam ausgegossen wird, fließt sie wie Wasser, aber wenn sie mit einem Stab schnell gerührt wird, verdickt sie sich zu einem steifen Gemisch, das nur schwer zu gießen ist.
④ Thixotrope Flüssigkeiten
~ Flüssigkeiten, deren Viskosität sich mit der Zeit ebenso ändert wie beim Ausüben einer Kraft ~
Thixotrope Flüssigkeiten erfahren eine Abnahme ihrer Viskosität, wenn eine Kraft ausgeübt wird. In dieser Hinsicht scheinen thixotrope Flüssigkeiten pseudoplastischen Flüssigkeiten ähnlich zu sein, aber ein Hauptunterschied zwischen den beiden Flüssigkeitsarten besteht darin, dass sich die Viskosität einer thixotropen Flüssigkeit im Laufe der Zeit ebenso ändert wie wenn eine Kraft auf die Flüssigkeit ausgeübt wird. Wenn eine konstante Kraft auf eine thixotrope Flüssigkeit ausgeübt wird, nimmt die Viskosität ab, aber wenn eine thixotrope Flüssigkeit mit verringerter Viskosität für eine gewisse Zeit stehen gelassen wird, kehrt die Flüssigkeit zu ihrer ursprünglichen Viskosität zurück. Wenn zum Beispiel Farbe umgerührt wird, nimmt ihre Viskosität ab, wodurch die Farbe leichter mit einem Pinsel oder einer Walze aufgetragen werden kann. Der Grund dafür, die Farbe vor dem Auftragen anzumischen, ist also nicht nur, die Farbe gleichmäßiger zu verteilen, sondern auch die thixotropen Eigenschaften der Farbe auszuziehen und zu verbessern. Nachdem die Farbe aufgetragen wurde, wird keine Kraft mehr auf sie ausgeübt, so dass die Viskosität ansteigt und die Farbe trocknen kann, ohne zu tropfen. Eine perfekte Farbe, die an der Wand haftet und nicht tropft, nutzt die Thixotropie voll aus.
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