Flussigkeiten

Flüssigkeiten sind ein Aggregatzustand der Materie, in dem sich Teilchen gegeneinander stärker gebunden bleiben als in Gasen, zugleich aber frei miteinander fließen. Sie besitzen eine definierte Dichte und passen sich der Form des Behälters an. Typische Merkmale sind Oberflächen­spannungen, Kapillarität und eine innere Reibung, die als Viskosität bezeichnet wird. Flüssigkeiten sind nahezu inkompressibel im üblichen Druck- und Temperaturbereich; Druckänderungen wirken sich daher meist nur gering auf das Volumen aus.

Die Bewegung von Flüssigkeiten wird durch die Kontinuitätsgleichung und die Navier-Stokes-Gleichungen beschrieben. Zentrale Größen sind Dichte ρ, Viskosität η, Oberflächenspannung γ und auch Wärmeleitfähigkeit sowie Verdampfungsenthalpie. Oberflächen- und Grenzflächeneffekte bestimmen Tropfenbildung, Sättigung und Kapillarphänomene. Strömungen können durch Druckdifferenzen angetrieben werden und entstehen in vielen technischen Systemen.

Fließverhalten: Viele Flüssigkeiten verhalten sich als Newtonsche Flussigkeiten mit konstanter Viskosität, bei der die Schergeschwindigkeit proportional zur Schubspannung ist. Es gibt jedoch Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten, deren Viskosität von der Scherrate abhängt, zum Beispiel Duschgel, Ketchup oder Untergrundpulvergemische. Die Strömung kann laminar oder turbulent sein; die Übergänge werden durch die Reynolds-Zahl charakterisiert.

Beispiele und Anwendungen: Wasser, Öl, Quecksilber, Ethanol und Lösungsmittel. Flüssigkeiten sind zentral in der Technik (Hydraulik, Kühlkreisläufe, Chemieprozesse), Biologie (Blutfluss), Geologie (Grundwasser) und Umweltwissenschaften. Grenzflächenphänomene spielen eine wichtige Rolle in Prozessen wie Benetzung, Tropfenbildung und Filtration.