Dilatanz
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Einordnung: Strömungslehre | Weiche Materie
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Dilatanz ist die Eigenschaft eines Fluids, bei hohen Scherkräften eine höhere Viskosität zu zeigen.
Je größer die aufgebrachte Scherung ist, umso viskoser bzw. zäher verhält sich das Fluid. Im Englischen nennt man ein dilatantes Fluid auch "shear-thickening", also "scherverdickend" oder "scherverfestigend". Da die Viskosität nicht konstant bleibt, wird das Fluid nicht-newtonsch genannt.
Die Zunahme der Viskosität entsteht durch eine Strukturänderung im Fluid, die dafür sorgt, dass die einzelnen Fluid-Partikel stärker miteinander wechselwirken (zum Beispiel sich verhaken) und so schlechter aneinander vorbei gleiten können.
Das gegensätzliche Verhalten wird Strukturviskosität genannt.
Wenn die Viskosität nach Verminderung der Scherkraft nicht sofort
absinkt, spricht man auch von Rheopexie.
Beispiele für dilatante Fluide:
- Bei einem Stärkebrei kann man das Verhalten im Experiment schön beobachten: Dazu wird Stärke mit Wasser verrührt, so dass ein wässriger Brei entsteht. Wenn man einen Löffel langsam durch den Brei zieht, erscheint dieses flüssig, bei höherer Geschwindigkeit wird der Brei so zäh, dass er nicht mehr fließt, sondern eher wegbröckelt. Die Bröckchen werden jedoch nach sehr kurzer Zeit wieder flüssig und verschmelzen mit dem übrigen Brei. Diese Zeitabhängigkeit wird auch Rheopexie genannt.
- Bei Treibsand erhöht sich dramatisch die Viskosität, wenn man versucht einen Gegenstand rasch aus ihm herauszuziehen. Das erste Einsinken dagegen ist eher umgekehrt: durch die langsamen Bewegungen sinkt die Viskosität, der Treibsand wird flüssig.
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