Wie verändert die Temperatur die Viskosität von Flüssigkeiten und Gasen?
On Oktober 17, 2021 by admin-
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Mit einem Anstieg der Temperatur kommt es typischerweise zu einer Zunahme des molekularen Austauschs, da sich die Moleküle bei höheren Temperaturen schneller bewegen.
Die Gasviskosität nimmt mit der Temperatur zu. Nach der kinetischen Theorie der Gase sollte die Viskosität proportional zur Quadratwurzel der absoluten Temperatur sein, in der Praxis nimmt sie jedoch schneller zu.
In einer Flüssigkeit findet ein ähnlicher molekularer Austausch statt wie in einem Gas, aber es gibt zusätzlich erhebliche anziehende, kohäsive Kräfte zwischen den Molekülen einer Flüssigkeit (die viel enger beieinander liegen als die eines Gases). Sowohl die Kohäsion als auch der molekulare Austausch tragen zur Flüssigkeitsviskosität bei.
Die Erhöhung der Temperatur einer Flüssigkeit bewirkt eine Verringerung der Kohäsionskräfte bei gleichzeitiger Erhöhung der Rate des molekularen Austauschs.
Der erste Effekt bewirkt eine Verringerung der Schubspannung, während der zweite eine Erhöhung bewirkt. Die Folge ist, dass die Viskosität von Flüssigkeiten mit steigender Temperatur abnimmt. Bei hohen Temperaturen nimmt die Viskosität in Gasen zu und in Flüssigkeiten ab, die Widerstandskraft tut das Gleiche.
Auswirkung der Temperaturerhöhung
Die Auswirkung der Temperaturerhöhung ist die Verlangsamung der Kugel in Gasen und die Beschleunigung der Kugel in Flüssigkeiten. Betrachtet man eine Flüssigkeit bei Raumtemperatur, so sind die Moleküle durch anziehende zwischenmolekulare Kräfte (z.B. Van-der-Waal-Kräfte) eng aneinander gebunden.
Es sind diese anziehenden Kräfte, die für die Viskosität verantwortlich sind, da es für einzelne Moleküle schwierig ist, sich zu bewegen, weil sie eng an ihre Nachbarn gebunden sind.
Durch die Erhöhung der Temperatur steigt die kinetische oder thermische Energie und die Moleküle werden beweglicher.
Die anziehende Bindungsenergie wird verringert und damit die Viskosität. Wenn man die Flüssigkeit weiter erhitzt, übersteigt die kinetische Energie die Bindungsenergie und die Moleküle entweichen aus der Flüssigkeit und sie kann zu Dampf werden.
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