Im täglichen Leben begegnen wir kontinuierlich Flüssigkeiten, die sich in physikalische Eigenschaften und Verhalten unterscheiden. Ein wichtiger Aspekt dieser Unterschiede ist die Einteilung in Newtonsche und Nicht-Newtonische Flüssigkeiten. In diesem Artikel werden die Unterschiede und Besonderheiten beider Typen von Flüssigkeiten vorgestellt.
Newtonsche Flüssigkeiten
Newtonsche Flüssigkeiten sind nach dem berühmten Physiker Sir Isaac Newton benannt, der das grundlegende Prinzip ihres Verhaltens im 17. Jahrhundert definierte. Bei Newtonschen Flüssigkeiten ist die sogenannte Scherviskosität eine konstante Größe und weist keine Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit auf. Das bedeutet, dass sich ihre Viskosität, also der Fließwiderstand, bei konstanten Temperaturen und Druckbedingungen nicht ändert, unabhängig von der einwirkenden Scherkraft bzw. Schergeschwindigkeit. Kurz gesagt, Newtonsche Flüssigkeiten haben einen kontinuierlichen, gleichbleibenden Fluss bei gleichbleibenden äußeren Bedingungen.
Ein gutes Beispiel für eine newtonsche Flüssigkeit ist Wasser. Egal wie schnell oder langsam Wasser gestirrt, gerührt oder geschüttelt wird, seine Viskosität bleibt immer gleich.
Nicht-Newtonische Flüssigkeiten
Anders verhält es sich bei Nicht-Newtonischen Flüssigkeiten. Ihre Viskosität ändert sich in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit. Das bedeutet, dass bei einer Veränderung der einwirkenden Scherkraft bzw. Schergeschwindigkeit ihre Fließeigenschaften und Viskosität ebenfalls verändert werden. Es gibt vier Haupttypen von Nicht-Newtonischen Flüssigkeiten: pseudoplastisch, dilatant, Bingham-plastisch und thixotrop. Jeder dieser Typen weist spezifische Fließeigenschaften auf, die sich je nach Schergeschwindigkeit ändern.
Ein Beispiel für eine pseudoplastische (scherverdünnende) Flüssigkeit ist Ketchup. Je mehr Druck ausgeübt wird, desto geringer wird die Viskosität und somit fließt der Ketchup leichter. Ein Beispiel für eine dilatante (scherverdickende) Flüssigkeit ist eine Mischung aus Maisstärke und Wasser, die auch als „Oobleck“ bekannt ist. Hier nimmt die Viskosität mit zunehmender Schergeschwindigkeit zu und die Flüssigkeit verhält sich unter bestimmten Bedingungen wie ein Feststoff.
Die wichtigsten Unterschiede auf einen Blick
| Newtonsche Flüssigkeiten | Nicht-Newtonische Flüssigkeiten |
|---|---|
| Konstante Viskosität bei konstanten Temperatur- und Druckbedingungen | Viskosität ändert sich in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit |
| Viskosität unabhängig von Scherkraft bzw. Schergeschwindigkeit | Viskosität abhängig von der Scherkraft bzw. Schergeschwindigkeit |
| Beispiel: Wasser | Beispiele: Ketchup (pseudoplastisch), Oobleck (dilatant) |
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Newtonsche und Nicht-Newtonische Flüssigkeiten sich in ihrem Fließverhalten und ihrer Viskosität unterscheiden, abhängig von der einwirkenden Scherkraft bzw. Schergeschwindigkeit. Während sich Newtonsche Flüssigkeiten bei konstanten Bedingungen gleichbleibend verhalten, verändern Nicht-Newtonische Flüssigkeiten ihre Eigenschaften je nach Schergeschwindigkeit.