Viskosimetrie

Viskosimetrie
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In Gl. (8) bedeuten g die Erdbeschleunigung, r den Kugelradius, ρ 1 die Dichte der Kugel,
ρ die Dichte der Flüssigkeit und v die Fallgeschwindigkeit der Kugel.
Das Rotationsviskosimeter
Man kann die Viskosität auch aus dem Drehmoment ermitteln, das ein rotierender Zylinder
auf eine in einem Behälter befindliche Substanz ausübt. Rotationsviskosimeter gibt es in verschiedenen
Ausführungsformen, von denen hier nur die koaxialen Zylindersysteme behandelt
werden sollen. Dieses koaxiale Zylinder-Messsytem kann man sich aus den parallelen, ebenen
Platten des Newtonschen Modells dadurch entstanden denken, dass die Platten zu einem inneren
und einem äußeren Zylinder rundgebogen wurden. Eine in dem so gebildeten Ringspalt
befindliche Flüssigkeit kann wie in dem Plattenmodell einer definierten Scherung ausgesetzt
werden. Unter den Bedingungen, die zu laminarem Fließen führen, kann dann eine mathematische
Behandlung des Messproblems erfolgen. Es gibt zwei Möglichkeiten, die oben genannte
Geometrie in einem Absolut-Viskosimeter zu realisieren:
• Vorgabe der Schubspannung: An der Zylinderachse wird ein definiertes Drehmoment und
damit eine definierte Schubspannung am Innen- oder Außenzylinder vorgegeben, während
sich der andere Zylinder in Ruhe befindet. Der viskositätsbedingte Widerstand der gescherten
Flüssigkeit lässt nur ein bestimmtes Geschwindigkeitsgefälle bzw. eine charakteristische
Drehzahl zu, die dann gemessen wird.
• Vorgabe des Geschwindigkeitsgefälles: Die meisten Rotationsviskosimeter funktionieren
nach diesem Prinzip. Das Geschwindigkeitsgefälle wird vorgegeben, indem man den Innen-
bzw. den Außenzylinder mit definierter Drehzahl rotieren lässt. Durch den Widerstand
der gescherten Flüssigkeit wirkt auf die Wandung des Innenzylinders eine Schubspannung,
die als Drehmoment messtechnisch erfasst wird.
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Apparatives Praktikum Physikalische Chemie, Dr. Christof Maul SS 2009
TU Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie