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Das Prinzip hinter der Methode des Kugelfall-Viskosimeters basiert auf der Anwendung des Gesetzes von Stokes, das die Bewegung einer kleinen Kugel durch eine viskose Flüssigkeit beschreibt.

Die Kernidee ist, dass eine Kugel, die durch ein viskoses Medium fällt, eine widerständige Kraft aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit erfährt, die der Bewegung der Kugel entgegenwirkt.

Diese widerständige Kraft gleicht schließlich der auf die Kugel wirkenden Schwerkraft aus und führt zu einer konstanten Endgeschwindigkeit.

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1. Grenzgeschwindigkeit:

Die Kugel beschleunigt sich zunächst aufgrund der Schwerkraft.

Die zähe Druckkraft nimmt zu, bis sie die Schwerkraft ausgleicht.

Die Kugel erreicht eine konstante Geschwindigkeit, die als Grenzgeschwindigkeit (vt​) bekannt ist.

2. Gleichungen:

Gleichung von Stokes' Gesetz:

Fd​=6πηrv.

Gleichung für die Grenzgeschwindigkeit:

vt​=9/2​ . ((ρp​−ρf​)gr2​)/η

3. Viskositätsberechnung:

Messung der Zeit, die eine Kugel benötigt, um eine bestimmte Strecke in einer Flüssigkeit zu durchlaufen.

Berechnung der Grenzgeschwindigkeit anhand der gemessenen Zeit.

Verwendung der Grenzgeschwindigkeit in der Viskositätsgleichung zur Bestimmung der Viskosität (η) der Flüssigkeit.

η=2/9. ((ρp​−ρf​)gr2​) vt

4. Wichtige Variablen:

η - Viskosität der Flüssigkeit.

r - Radius der Kugel.

vt​ - Grenzgeschwindigkeit.

ρp​ - Dichte der Kugel.

ρf​ - Dichte der Flüssigkeit.

g - Erdbeschleunigung

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der rot markierte Term ist eine spezifische Konstante der Messaparatur, die auch von der verwendeten Prüfkugel abhängig ist

pK ist die Dichte der Kugel

pF ist die Dichte der Flüssigkeit

delta t gibt die Zeit an die die Kugel zwischen 2 Markierungen benötigt

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Chemische Industrie (z.B. bei Kunstoffen)

Pharmazeutische Industrie (z.B. Glycerin, Rohstoffe)

Nahrungsmittelindustrie (z.B. Gelatine)

Mineralölindustrie (z.B. Öl)

Großdieselmotoren z.B. Verdünnung des Schmieröls mit Brennstoff)

Schifffahrt (z.B. Einspritztemperatur von Schweröl)

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AA Methoden zur Bestimmung der Viskosität

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präzise Messung der Viskosität von durchsichtige newtonschen Fluiden und Gasen

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Experimentelle Bestimmung der Viskosität (Viskosimetrie) - tec-science

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Als Viskosimetrie bezeichnet man die experimentelle Bestimmung der Viskosität (Zähigkeit) von Flüssigkeiten und Gasen.

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2. Auszüge aus Physikbuch (Kaiser, R., Hennig, I., Physikalische Chemie für die Sekundarstufe II, Bad Homburg: Verlag Gehlen, 1989, S. 89 - 95)

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2. Auszüge aus Physikbuch (Kaiser, R., Hennig, I., Physikalische Chemie für die Sekundarstufe II, Bad Homburg: Verlag Gehlen, 1989, S. 89 - 95)

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nur relative Viskosität messbar

nur für durchsichtige, klare Flüssigkeiten geeignet

Gerät führt Messung nicht automatisch durch

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Messfehler bei Zeitnahme

Getrübte Fluide

Falsche Temperierung

Falsche Nivellierung des Viskosimeters