Die Viskosität einer Flüssigkeit ist eine wichtige physikalische Eigenschaft, die das Verhalten der Flüssigkeit beim Fließen beeinflusst. Hochviskose Flüssigkeiten sind widerstandsfähiger gegen Verformung durch Spannung und fließen weniger leicht, während weniger viskose Flüssigkeiten leichter fließen und weniger spannungsfest sind. Die zwei Hauptmethoden zur Messung der Viskosität sind die dynamische und die kinematische Viskosität. Diese Maßnahmen sind miteinander verbunden, haben aber unterschiedliche Anwendungen.
Die dynamische Viskosität, auch absolute Viskosität genannt, ist die am häufigsten verwendete Messung. Es misst den Strömungswiderstand einer Flüssigkeit – also die innere Reibung der Flüssigkeit oder wie leicht sie sich unter mechanischer Belastung bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck verformen kann. Die technische Definition der dynamischen Viskosität ist das Verhältnis von Schubspannung zu Geschwindigkeitsgradient. Wenn eine Kraft senkrecht zur Oberfläche einer Flüssigkeit ausgeübt wird, verformt sie sich seitlich oder schert. Die Leichtigkeit oder Schwierigkeit dieser Verformung ist die dynamische Viskosität, die manchmal einfach als Viskosität bezeichnet wird.
Im Gegensatz dazu misst die kinematische Viskosität den Widerstand der Flüssigkeit gegen das Fließen in Gegenwart der Schwerkraft. Dieses Maß erhält man, indem man die dynamische Viskosität der Flüssigkeit durch die Dichte der Flüssigkeit dividiert. Je höher die Viskosität der Flüssigkeit, desto weniger leicht fließt sie unter der Schwerkraft und desto höher ist ihre kinematische Viskosität.
Dynamische und kinematische Viskosität werden in unterschiedlichen Maßeinheiten angegeben. Die Maßeinheiten des Internationalen Einheitensystems (SI) für die dynamische Viskosität sind Pascal-Sekunden. Pascals sind ein Maß für den Druck – in diesem Fall die Schubspannung, die auf die Flüssigkeit ausgeübt wird – während Sekunden die Zeit messen, die es braucht, um sich zu verformen. Die dynamische Viskosität kann auch mit einer Einheit namens Poise gemessen werden, einem anderen Maß für die Druck-Zeit-Beziehung. Die übliche Einheit zur Messung der kinematischen Viskosität ist der Stokes oder Quadratzentimeter pro Sekunde, obwohl manchmal die SI-Einheit Quadratmeter pro Sekunde verwendet wird.
Die Verwendung dieser Messungen ist für verschiedene reale Anwendungen unerlässlich. So ist es beispielsweise wichtig, Farbe mit einer bestimmten dynamischen Viskosität zu formulieren, um sicherzustellen, dass sie in der richtigen Dicke gemischt und aufgetragen werden kann. Die Messung der kinematischen Viskosität wird häufiger in Fällen verwendet, in denen eine Flüssigkeit durch ein Rohr fließen oder Maschinen schmieren muss, wie in einem Automotor.
Produkte wie Motorenöl, die unterschiedlichen physikalischen Bedingungen ausgesetzt sind, müssen eine bestimmte dynamische und kinematische Viskosität aufweisen, um sich korrekt zu verhalten. Die Viskosität von Flüssigkeiten ändert sich je nach Temperatur und Druck. Zum Beispiel verdickt sich Öl bei kaltem Wetter und wird dichter, wodurch es weniger leicht fließt. In dieser Situation ist es wichtig, sowohl das dynamische als auch das kinematische Viskositätsverhältnis zu kennen, um vorherzusagen, wie sich das Öl bei unterschiedlichen Temperaturen verhält.