Wasser Viskosität Rechner

Dieser Rechner hilft dir bei der Bestimmung der Viskosität von Wasser bei Raumtemperatur oder einer beliebigen anderen Temperatur, sogar bei Temperaturen über $300\ \mathrm{\degree C}$! In diesem Rechner erfährst du, was die absolute Viskosität von Wasser ist (allgemein als dynamische Viskosität bekannt) und wie du sie in kinematische Viskosität umrechnen kannst. Außerdem erfährst du, wie du die Viskosität von Wasser mit verschiedenen Methoden berechnen kannst und wie sich die Temperatur auf die Viskosität von Wasser auswirkt.

Dieser Rechner für die Viskosität von Wasser bietet dir ein Wasser-Viskositäts-Temperatur-Diagramm und eine Tabelle, mit der du die Auswirkungen der Temperatur auf die Viskosität und Dichte von Wasser noch besser nachvollziehen kannst. Obwohl unsere Diagramme und Tabellen in SI-Einheiten angegeben sind, erfährst du in diesem Rechner auch, wie wir die Viskosität von Wasser in imperialen Einheiten ausdrücken können. Lies weiter, um mehr zu erfahren!

Die Viskosität ist das Maß für den Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Je höher die Viskosität eines Fluids (Flüssigkeit oder Gas) ist, desto langsamer fließt es über eine Oberfläche. Stell dir vor, du träufelst Ahornsirup auf deine Waffeln zum Frühstück. Ahornsirup, eine sehr viskose Flüssigkeit, würde langsamer fließen, als wenn du Milch auf dein Müsli gießt, da die Viskosität von Milch viel geringer ist. Wir können die Viskosität auch als die innere Reibung einer in Bewegung befindlichen Flüssigkeit ausdrücken. Die Anziehungskraft zwischen den Molekülen einer zähen Flüssigkeit ist viel größer als die einer weniger zähen Flüssigkeit.

Wenn wir unseren Flüssigkeiten jedoch Wärme oder zusätzliche thermische Energie zuführen, beginnen sich ihre Moleküle schneller zu bewegen. Das hat zur Folge, dass die Moleküle in Gasen mehr aneinander reiben, wodurch sie langsamer fließen und zähflüssig werden. Wenn sich die Moleküle in Flüssigkeiten schneller bewegen, wird ihre gegenseitige Anziehungskraft schwächer. Diese Abschwächung führt dazu, dass sich die Flüssigkeitsmoleküle freier bewegen können und daher eine geringere Viskosität aufweisen.

In diesem Artikel befassen wir uns mit der Viskosität von Flüssigkeiten, insbesondere mit der kinematischen Viskosität und der dynamischen Viskosität von Wasser. Wenn wir von Viskosität sprechen, meinen wir eigentlich die dynamische Viskosität. Die dynamische Viskosität oder die absolute Viskosität von Wasser oder jeder anderen Flüssigkeit ist proportional zur tangentialen Schubspannung pro Flächeneinheit. Diese ist erforderlich, um eine Schicht mit konstanter Geschwindigkeit über eine andere Schicht zu bewegen, wenn die Flüssigkeitsdicke zwischen den beiden Schichten gleich bleibt. Du kannst dir das anhand der abgebildeten Couette-Strömung ansehen:

Je größer die Kraft oder mechanische Spannung ist, die zum Bewegen der Schicht benötigt wird, desto viskoser ist die Flüssigkeit. Bei der Wahl zwischen den beiden Viskositäten ist zu beachten, dass die dynamische Viskosität Auskunft über die Kraft gibt, die erforderlich ist, um die Flüssigkeit mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu bewegen. Die kinematische Viskosität hingegen gibt Auskunft über die Geschwindigkeit, die die Flüssigkeit erreicht, wenn eine bestimmte Kraft auf sie einwirkt.

Wir können die dynamische Viskosität in Millipascal-Sekunden ($\mathrm{mPa\cdot s}$) oder mit einem komplizierteren Äquivalent namens „Centipoise” messen. Andererseits können wir die kinematische Viskosität in Quadratmillimetern pro Sekunde ($\mathrm{mm^2/s}$) ausdrücken, für die es auch eine entsprechende Einheit namens „Zentistokes” gibt. Der Einfachheit halber werden wir in diesem Text nur mPa∙s für die dynamische Viskosität mm²/s für die kinematische Viskosität verwenden.

Wenn du die Viskosität von Wasser in imperialen Einheiten ausdrücken musst, kannst du Millipascal in Pfund pro Quadratfuß und Quadratmillimeter in Quadratzoll für die dynamische Viskosität bzw. die kinematische Viskosität umrechnen. Du kannst dafür unseren Druckeinheiten Umrechner 🇺🇸 und Flächeneinheiten Umrechner verwenden, vor allem wenn du viele Werte umrechnen musst.

Wasser ist die am meisten untersuchte Flüssigkeit und eignet sich daher am besten für den Einstieg in das Thema Viskosität. Die dynamische Viskosität von Wasser liegt bei Raumtemperatur bei etwa $1,\!0\ \mathrm{mPa\cdot s}$ und nimmt mit steigender Temperatur ab. Dieser Wert ist die Viskosität von Wasser bei $20\ \mathrm{\degree C}$. Das folgende Diagramm zeigt, wie sich die Temperatur auf die dynamische und kinematische Viskosität von Wasser auswirkt.

Das obige Diagramm zur Abhängigkeit der Wasserviskosität von der Temperatur ist eine visuelle Darstellung der unten aufgezeichneten Daten. Um diese Daten zu erhalten, wurden Experimente bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt. In dieser Tabelle haben wir auch die Dichte des Wassers mit einbezogen, da sie bei der Umrechnung der dynamischen Viskosität in die kinematische Viskosität eine entscheidende Rolle spielt (wie im Poise in Stokes Umrechner 🇺🇸 beschrieben), wie du im nächsten Abschnitt dieses Textes erfährst.

Um unseren Rechner zu benutzen, gib die Temperatur ein, bei der du die Viskosität des Wassers wissen möchtest. Du kannst auch mit der Maus (bei Computern) oder mit dem Touchscreen (bei Smartphone und Tablets) über das Diagramm in unserem Rechner fahren, um die Viskositätswerte bei jeder Temperatur zu sehen.

Wir haben in unserem Viskositätsrechner auch die Werte für die Dichte des Wassers bei jeder Temperatur angegeben.

Um die Viskosität von Wasser bei einer beliebigen Temperatur zu bestimmen, können wir die Tabelle oder das Diagramm zur Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur verwenden. Du kannst dieses im Abschnitt Einfluss der Temperatur auf die Viskosität von Wasser finden. Wir können zudem die Interpolationsmethode (zum Beispiel die, die wir im linearen Interpolation Rechner 🇺🇸 erklären) für andere, nicht in der Tabelle aufgeführte, Temperaturen anwenden. Mithilfe der Tabelle können wir die gewünschte Temperatur annähernd bestimmen und dann (1) eine senkrechte Linie von der x-Achse bis zum Schnittpunkt mit der Kurve ziehen. Durch (2) Ziehen einer horizontalen Linie von diesem Schnittpunkt können wir nun die ungefähre Wasserviskosität bei einer bestimmten Temperatur ablesen, wie in der folgenden Abbildung für $125\ \mathrm{\degree C}$ dagestellt ist:

Je nachdem, für welche Methode du dich entscheidest (verwende den Rechner mit der Interpolationsmethode oder zeichne Linien), kannst du die Werte für die Wasserviskosität (dynamisch und kinematisch) ermitteln.

Wenn du mehrere Viskositätswerte bei unterschiedlichen Temperaturen vergleichst, ist es jedoch ratsam, nur eine Methode zu wählen. Auf diese Weise sind die Konzepte hinter den Werten, die du erhältst, konsistent und für Vergleiche besser geeignet. Wir würden uns auf jeden Fall für die erste Methode (die Interpolationsmethode) entscheiden, da sie genauer als das Zeichnen von vertikalen und horizontalen Linien auf einem Diagramm ist.

Neben der Berechnung der dynamischen Viskosität von Wasser müssen wir eventuell auch die kinematische Viskosität von Wasser bei jeder Temperatur bestimmen. Dazu kannst du auch die Viskositäts-Temperatur-Tabelle in diesem Text verwenden und die oben genannten Anweisungen befolgen. Wir können die kinematische Viskosität des Wassers aber auch aus der dynamischen Viskosität berechnen, indem wir die dynamische Viskosität durch die Dichte des Wassers dividieren (siehe unten):

wobei:

• $\nu_T$ – die kinematische Viskosität bei der Temperatur $T$ bezeichnet;
• $\eta_T$ – die dynamische Viskosität bei der Temperatur $T$ ist; und
• $\rho_T$ – die Dichte des Wassers bei der Temperatur $T$ ist.

Bitte beachte, dass auch die Temperatur die Dichte von Wasser beeinflusst und dass alle notwendigen linearen Interpolationen vor der Berechnung durchgeführt werden sollten. Nehmen wir an, wir haben zuvor die Dichte von Wasser bei $78\ \mathrm{\degree C}$ berechnet, sodass sie ungefähr $0,\!973\ \mathrm{g/cm^3}$ beträgt. Mithilfe der Interpolationsmethode finden wir außerdem heraus, dass die dynamische Viskosität von Wasser bei $78\ \mathrm{\degree C}$ungefähr bei $0,\!36336\ \mathrm{mPa \cdot s}$ liegt. Dann rechnen wir diesen Wert der dynamischen Viskosität wie folgt in die kinematische Viskosität um:

Mit der oben gezeigten Umrechnungsmethode können wir nun sagen, dass die kinematische Viskosität von Wasser bei $78\ \mathrm{\degree C}$ ungefähr $0,\!37344\ \mathrm{mm^2/s}$ beträgt.

Die Viskosität ist das Maß für den Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Je höher die Viskosität einer Flüssigkeit ist, desto langsamer fließt sie über eine Oberfläche. Ahornsirup und Honig zum Beispiel sind Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, da sie langsam fließen. Im Vergleich dazu haben Flüssigkeiten wie Wasser und Alkohol eine niedrige Viskosität, da sie ungehemmt fließen.

Wir können die dynamische Viskosität in Millipascal⋅Sekunde (mPa⋅s) oder Centipoise (cP) ausdrücken, wobei 1 mPa⋅s = 1 cP. Andererseits können wir die kinematische Viskosität in Quadratmillimetern pro Sekunde (mm²/s) oder Centistokes (cSt) angeben, wobei 1 mm²/s = 1 cSt.

Die Viskosität von Wasser beträgt 1,0016 mPa⋅s bei 20°C. Das ist seine dynamische Viskosität. Die Viskosität von Wasser hängt von seiner Temperatur ab, und je höher die Temperatur ist, desto weniger zähflüssig ist das Wasser. Die Viskosität von Wasser bei z. B. 80°C beträgt 0,354 mPa⋅s.

Ja, die Viskosität von Wasser ändert sich mit der Temperatur. Wasser hat bei niedrigeren Temperaturen eine höhere Viskosität und bei höheren Temperaturen eine niedrigere Viskosität. Stell dir vor, du legst Wasser in eine Gefriertruhe. Die Wassermoleküle verlieren bei einer niedrigeren Temperatur ihre Energie, werden stärker voneinander angezogen und fließen langsamer, bis das Wasser zu Eis wird.

Du kannst die Viskosität von Wasser bei einer bestimmten Temperatur mithilfe der Viskositäts-Temperatur-Tabelle oder durch Interpolation mit der Viskositäts-Temperatur-Tabelle bestimmen. Verwende einfach die Tabelle:

1. Finde die Temperatur, die du brauchst, auf der X-Achse;
2. Ziehe eine vertikale Linie von der X-Achse bis zum Graphen der Wasserviskosität;
3. Am Schnittpunkt zeichnest du eine waagerechte Linie, die zur Y-Achse führt, um die gesuchte Viskosität zu finden.

Ja, auch Gase haben eine Viskosität. Anders als bei Flüssigkeiten wirkt sich die Temperatur jedoch auf die Viskosität von Gasen aus, sodass die Viskosität von Gasen bei höheren Temperaturen ebenfalls ansteigt. Mit anderen Worten, wenn es wärmer wird, fühlen sich Gase wie Luft ein wenig träge an im Vergleich zu niedrigeren Temperaturen.

Multipliziere einfach die kinematische Viskosität der Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur mit ihrer Dichte bei der gleichen Temperatur. Die kinematische Viskosität und die Dichte von Wasser bei 78°C liegen zum Beispiel bei 0,37344 mm² pro Sekunde bzw. 0,973 Gramm pro cm³. Multipliziert man diese Werte miteinander, erhält man 0,37344 mm²/s · 0,973 g/cm³ = 0,36336 mPa·s. Das ist die dynamische Viskosität von Wasser bei 78°C.

Kühle das Wasser auf eine sehr niedrige Temperatur, um seine Viskosität zu erhöhen. Bei niedrigeren Temperaturen verlieren die Wassermoleküle an Energie und stapeln sich eng aneinander. Diese Anhäufung führt dazu, dass die Wassermoleküle mehr Reibung aneinander erfahren, wodurch sie langsamer fließen oder zähflüssig werden.

Bei 20°C beträgt die kinematische Viskosität von Wasser etwa 1 mm² pro Sekunde und steigt bei niedrigeren Temperaturen weiter an. Bei 10°C beträgt die kinematische Viskosität von Wasser etwa 1,3 mm² pro Sekunde, während sie bei 30°C auf etwa 0,8 mm² pro Sekunde sinkt. Mit zunehmender Temperatur sinkt die Viskosität von Wasser.

Wasser hat eine niedrige Viskosität, da es leicht fließt. Flüssigkeiten, die Zeit brauchen, um zu fließen, wie Honig und Glycerin, haben dagegen eine hohe Viskosität. Auch die Temperatur hat einen Einfluss auf die Viskosität von Flüssigkeiten. Kalter Honig fließt noch langsamer als Honig bei Zimmertemperatur. Im Gegensatz dazu fließt warmer Honig schneller als üblich. Das ist auch bei Wasser der Fall.

Die Zugabe von Stoffen, die Wasser dickflüssig machen, wie z. B. Zucker, erhöht die Viskosität des Wassers. Je mehr Zucker zugegeben wird, desto zähflüssiger und dicker wird das Wasser. Wenn du der Mischung Wärme zufügst, wird mehr Zucker in das Wasser gemischt. Wenn das Gemisch auf Zimmertemperatur abgekühlt ist, wird es zähflüssiger als wenn es noch heiß ist.

Ja, die Zugabe von Salz zu Wasser erhöht die Viskosität des Wassers. Da durch die Zugabe von Salz zu Wasser eine dickere und dichtere Lösung entsteht, erhöht sich auch die Viskosität. Auch wenn man das beim Vergleich von Salzwasser und Süßwasser nicht sofort merkt, ist es bei höheren Salzkonzentrationen bereits spürbar.

Verwende ein Viskosimeter. Eines der einfachsten und am leichtesten zu verwendenden ist das Ostwald-Viskosimeter.

Das Ostwald-Viskosimeter ist ein U-förmiges Glasrohr mit bestimmten Kolben und zwei Markierungen, durch die die zu prüfende Flüssigkeit fließen soll. Die Zeit, die die Flüssigkeit braucht, um die beiden Markierungen zu passieren, gibt die kinematische Viskosität der Flüssigkeit an. Dieses Verfahren muss bei einer bekannten Temperatur durchgeführt werden.