Viskosität

DoktorRolf · Gast

Meine Frage:
Hallo, ich würde gerne wissen, wieso die Viskosität von der Temperatur abhängt. Also warum die Flüssigkeit bei Temperaturerhöhung weniger viskos ist..

bitte keine Wikipedia Artikel wo drin steht, dass die Viskosität von der Temperatur abhängt und Verweise auf die Arrhenius-Gleichung.

Mich interessiert, warum sich die Flüssigkeit so verhält, wie sie sich verhält.

Meine Ideen:
Innere Reibung ist immer wieder ein Begriff der fällt, leider erschließt sich mir nicht so richtig der Zusammenhang

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Genau!

Natürlich könnte man sich in die Temperaturabhängigkeit der verschiedenartigen mikroskopischen Wechselwirkungen vertiefen und eine gewisse Plausibilität (wohl kaum eine exakte Berechnung) finden, doch wozu? Die Physik zäher Flüssigkeiten ist anspruchvoll genug und ich würde mich eher darauf beschränken.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5870

Dass die Physik lediglich beschreibt, was beobachtet wird, ist ja schon nicht so. Man versucht, sich Modelle von der Wirklichkeit zu schaffen, und im Rahmen dieser Modelle kann man oft ein bestimmtes Verhalten und Abhängigkeiten von Grössen plausibel machen. Natürlich sind die Mechanismen, die hier eine Rolle spielen, kompliziert.

Aus Gerthsen Physik Kap. 3.3.5:
„Die Viskosität von Flüssigkeiten nimmt im Gegensatz zu den Gasen mit steigender Temperatur sehr stark ab.
Für viele Flüssigkeiten gilt in guter Näherung

(..) Die Scherung eines Flüssigkeitsvolumens, ist nur möglich, wenn Molekülschichten übereinander hinweggleiten. Flüssigkeitsmoleküle sind zwar nicht an Ruhelagen fixiert wie die im Festkörper, aber die Verzahnung benachbarter Schichten bedingt Potentialwälle, die nach Boltzmann umso leichter zu überspringen sind, je höher die Temperatur ist (vgl. Abschn...).“

Die höhere kinetische Energie der thermischen Bewegung bei höherer Temperatur führt also dazu, dass zwischenmolekulare Kräfte eher überwunden werden können.
Das ist natürlich nur ein ganz einfaches Modell, aber ich finde, es liefert zumindest einen Anhaltspunkt dafür, weshalb bei Flüssigkeiten die Viskosität mit steigender Temperatur abnimmt.

Obwohl dies nicht gewünscht wurde, hier trotzdem noch einen Hinweis auf einen Wikipedia-Artikel. Hier steht, dass wichtiger noch als die thermische Geschwindigkeit der Moleküle ihre mittlere freie Weglänge sei, die mit steigender Temperatur abnimmt.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18067

Natürlich gibt es Ansätze zu ab initio Berechnungen von Materialparametern wie Viskosität, aus denen dann u.a. auch die Temperaturabhängigkeit folgt. M.W.n. basieren die Modelle u.a. auf der Dichtefunktionaltheorie.

Bei Flüssigkeiten kenne ich mich nicht aus.

Bei Festkörpern war man bereits um 1990 in der Lage, Parameter wie spezifische Wärmekapazität, magnetische Suszeptibilität u.a. für ein-und zweidimensionale Systeme basierend auf quantenmechanischen Modellen zu berechnen; die Berechnungen - zunächst exakt, dann numerische Lösung auf Supercomputern - waren für einige reale Substanzen recht vernünftig.

Warum soll das für Flüssigkeiten nicht möglich sein?

M.W.n. versucht man heute, derartige Berechnungen für die Viskosität des Quarks-Gluon-Plasmas auf Basis der QCD durchzuführen.

Startpunkt wäre z.B.

https://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theory
https://en.wikipedia.org/wiki/Kubo_formula