211 - Viskosität von Luft

Analog zum Versuch 201 - Wärmeleitfähigkeit von Gasen, der den Energietransport durch Stöße zwischen den Molekülen eines verdünnten Gases untersucht, steht in diesem Experiment die Impulsübertragung durch Teilchenstöße, auf welcher die Viskosität (innere Reibung) beruht, im Mittelpunkt.

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Neben der auf den ersten Blick erstaunlichen, aber leicht zubegründenden Tatsache, daß die Viskosität eines Gases mit derTemperatur zu- und nicht, wie bei Flüssigkeiten, abnimmt, wird vor allem der Einfluss der mittleren freien Weglänge auf physikalische Effekte im Vakuum deutlich. Im Versuch wird die Druckabhängigkeit der Viskosität untersucht, und diese setzt erst dann ein, wenn die freie Weglänge die Dimensionen der Apparatur erreicht.

Das verwendete Messgerät ist ein sogenanntes Rotationsviskosimeter, welches aus zwei ineinander geschachtelten Zylindern besteht, von denen sich der innere mit konstanter Frequenz dreht, während der äußere frei an einem Torsionsfaden aufgehängt ist. Infolge der inneren Reibung der Luft im Luftspalt (ca. 1 mm) wird ein Teil des Impulses des inneren Zylinders auf den äußeren übertragen und dieser dadurch aus seiner Gleichgewichtslage verdreht. Aus Drehfrequenz, Auslenkwinkel und einer Apparatekonstanten kann die Größe der Viskosität berechnet werden. Da sich der gesamte Aufbau unter einer evakuierbaren Glasglocke befindet, kann die Messung für unterschiedliche Drücke bis hinab zu 1 Pa (ca.1/100'000 des Atmosphärendruckes) erfolgen.

Versuchsaufbau:

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                                                    Messplatz