viscositeit

Viscositeit is de maat voor de weerstand van een vloeistof tegen vervorming onder een toegevoegde kracht, oftewel de stroperigheid waarmee vloeistof vloeit. Het bepaalt hoe snel een vloeistof stroomt onder een bepaalde spanning of verschuiving en speelt een belangrijke rol bij transport, mengen en afdichten.

Er bestaan verschillende concepten en eenheden. De dynamische (of dynische) viscositeit η wordt uitgedrukt in pascal-seconden (Pa·s) of, veelal, in millipascal-seconden (mPa·s). De kinematische viscositeit ν is η gedeeld door de vloeistofdichtheid ρ en heeft eenheid m^2/s (vaak uitgedrukt in Stokes, 1 St = 1 cm^2/s). Voor een vloeistof met dichtheid ρ geldt ν = η/ρ. Als voorbeeld heeft water bij 20 °C ongeveer η ≈ 0,001 Pa·s en ρ ≈ 1000 kg/m^3, wat leidt tot ν ≈ 1×10^-6 m^2/s (ongeveer 1 cSt).

Vloeistoffen worden onderverdeeld in Newtoniaanse en niet-Newtoniaanse systemen. Newtoniaanse vloeistoffen hebben een constante viscositeit ongeacht de shear rate, terwijl niet-Newtoniaanse vloeistoffen η laten variëren met de shear rate. Voorbeelden van niet-Newtoniaanse gedrag zijn schraapsel- of shear-thinning vloeistoffen en dilatante vloeistoffen; er bestaan ook Bingham-plastics die een drempeldruk vereisen om te stromen.

Metingen gebeuren met viscometers en rheometers. Capillaire viscometers (zoals Ostwald of Ubbelohde) meten η bij verschillende shear rates, terwijl roterende viscometers en rheometers een breed scala aan shear-condities kunnen simuleren. Belangrijke factoren zijn temperatuur en druk: voor vloeistoffen stijgt de viscositeit meestal naarmate de temperatuur daalt, en daalt ze bij hogere temperaturen; bij gassen is het effect omgekeerd en ook druk heeft invloed, zij het vaak minder uitgesproken.

Toepassingen van viscositeit zijn wijdverspreid, van olie- en verpakkingsindustrie tot voedseltechnologie, schilderwerk, smeermiddelen en polymerverwerking.