7 - Innere Kräfte in Flüssigkeiten

D-PHYS

Die mittlere Fliessgeschwindigkeit einer Flüssigkeit durch eine Kapillare bei gegebener Druckdifferenz zwischen den Enden derselben ist umgekehrt proportional zur Viskosität η der Flüssigkeit und proportional zur vierten Potenz des Kapillarendurchmessers. Anhand der Durchfliess-Zeiten von Wasser kann die Viskosität dessen berechnet werden. Zähere Flüssigkeiten können besser durch Kugelfallversuche untersucht werden. Ein in vielen Fällen praktikables Messgerät ist das Höpplerviskosimeter. Die Proben­flüssigkeit befindet sich in einem geschliffenen, schräg gelagerten Glasrohr. Kennt man den Eichfaktor des Geräts, so kann man aus der Fallzeit einer Kugel in diesem Rohr die Viskosität berechnen. Hier wird die Viskosität von Öl in Abhängigkeit der Temperatur bestimmt. Innerhalb eines Fluids herrscht ein Kräftegleichgewicht, welches am Rand nicht mehr erfüllt ist. Somit versucht ein Fluid die Oberfläche zu minimieren. Dies zeigt sich in der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Auf zwei unterschiedliche Arten wird die Oberflächenspannung von Wasser gemessen (Lamellen-Abreiss-Methode und Steighöhenmethode). Bisher hat man es nur mit laminaren Strömungen zu tun gehabt. Bei turbulenter Strö­mung ist der Widerstand nicht proportional zu Geschwindigkeit ν, sondern proportional zu ν2. Als weiterer Proportionalitätsfaktor tritt die sogenannte Widerstandszahl cw auf. Aus der Fallgeschwindigkeit eines unterschiedlich beschwerten zylindrischen Schwimmers wird dessen cw-Wert bestimmt.

Die Experimentierplätze für den Versuch "Innere Kräfte in Flüssigkeiten" befinden sich im HPP J 34.