Viskositäts-Temperatur Rechner (Arrhenius, Sutherland, VFT)
Viskositäts-Temperatur-Rechner: Arrhenius-Andrade für Flüssigkeiten, Sutherland für Gase, Vogel-Fulcher-Tammann für Polymere, IAPWS-Tabelle Wasser 0 bis 100 C.
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Viskosität als Funktion der Temperatur
Die Viskosität misst den Widerstand einer Flüssigkeit gegen laminare Strömung. Sie hängt stark von der Temperatur ab: Flüssigkeiten werden beim Erhitzen dünnflüssiger, Gase werden viskoser. Dieser Rechner implementiert fünf klassische Modelle für die mu(T)-Abhängigkeit.
Arrhenius-Andrade-Gleichung (Flüssigkeiten)
mu = A exp(B/T) mit B = E_a/R (K). Für Wasser A = 2.414e-5 Pa*s, B = 1713 K. E_a ist die Aktivierungsenergie des viskosen Fließens, typisch 10-25 kJ/mol für einfache Flüssigkeiten. Exponentielle Abnahme mit T.
Vogel-Fulcher-Tammann-Gleichung (Polymere, Gläser)
mu = A exp(B/(T-T0)) divergiert bei T0, charakteristisch für den Glasübergang. Für Wasser: A=0.02939 mPa*s, B=507.88 K, T0=149.32 K. Strong Liquids (kleines T0) folgen Arrhenius; fragile Glasbildner divergieren schnell in der Nähe von T_g.
Sutherland-Gleichung (Gase)
mu = mu0 (T/T0)^1.5 (T0 + S)/(T + S). Für Luft: mu0 = 1.716e-5 Pa*s bei T0 = 273.15 K, S = 110.4 K. Aus der kinetischen Theorie mit Molekülen als anziehende Kugeln abgeleitet. Gültig 100-1900 K mit weniger als 3% Fehler.
Potenzgesetz (Gase)
mu = mu0 (T/T0)^n approximiert Sutherland mit empirischem Exponenten. Luft n ~ 0.666, He n ~ 0.647, H2 n ~ 0.680, CH4 n ~ 0.870. Einfacher aber weniger genau bei Extremwerten. Nützlich für schnelle CFD-Abschätzungen.
IAPWS Wasserstandard
Offizielle Tabelle der International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS-2008). Viskosität bei Umgebungsdruck von 0 bis 100 Celsius mit linearer Interpolation. Referenzwerte: mu(0 C) = 1.791 mPa*s, mu(20 C) = 1.002 mPa*s, mu(50 C) = 0.547 mPa*s, mu(100 C) = 0.282 mPa*s.
Dynamische vs kinematische Viskosität
Dynamische mu in Pa*s (oder Poise, 1 P = 0.1 Pa*s). Kinematische nu = mu/rho in m^2/s (oder Stokes, 1 St = 1 cm^2/s = 1e-4 m^2/s). Für Wasser bei 20 C: mu = 1.002e-3 Pa*s, rho = 998.2 kg/m^3, nu = 1.004e-6 m^2/s.
Typische Flüssigkeiten bei 20 Celsius
- Luft: 1.81e-5 Pa*s
- Wasser: 1.00e-3 Pa*s
- Olivenöl: 0.084 Pa*s
- Glycerol: 1.5 Pa*s
- Honig: etwa 10 Pa*s
- Bienenwachs: 1e9 Pa*s
- Glas bei T_g: 1e12 Pa*s
Viskositätsindex (VI) Schmierstoffe
Dimensionsloser ASTM D2270 Index: hoher VI (>95) bedeutet Viskosität ändert sich wenig mit Temperatur, fundamental für Mehrbereichsöle. SAE 10W-40 bedeutet SAE 10W Viskosität kalt (-20 C) und SAE 40 heiß (100 C).
Historischer Kontext
Sutherland 1893 leitete Gleichung aus kinetischer Theorie ab. Arrhenius 1889 wandte Aktivierungsenergiekonzept auf chemische Reaktionen an; Andrade 1930 erweiterte auf Flüssigkeitsviskositäten. Vogel 1921 veröffentlichte empirische Anpassung; Fulcher 1925 und Tammann 1926 erweiterten Modell auf Gläser und Polymere.
Ingenieuranwendungen
- Chemietechnik: Pumpenauslegung, Öl- und Lösemittelviskositäten.
- Schmierung: Motoröl-Auswahl, Lager.
- Aerodynamik: Reynolds-Zahl Re = rho v L / mu.
- Vulkanologie: Magmaviskosität 10^2-10^7 Pa*s.
- Lebensmittel: Ketchup und nicht-Newtonsche Polymere.
- Öl und Gas: Rohöltransport in Pipelines, Heizung.
- Mikrofluidik: Zytoplasmaviskosität ~ 3-5 mPa*s.
Aktualisiert im Juli 2026
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