Els fluids, tant líquids com gasosos, tenen diversos graus de viscositat. La viscositat és essencialment la força de fricció entre les molècules que formen un fluid. Les molècules que formen un fluid es freguen entre si a mesura que flueix. En els líquids, la viscositat és causada per la cohesió (l'atracció entre molècules similars). En els gasos, la viscositat és causada per col·lisions entre molècules.
Els fluids líquids solen fluir més fàcilment, per exemple l'aigua. Per contra, els fluids més espessos són més difícils de fer fluir, per exemple l'oli de cuina, l'oli, la mel, etc. Podeu demostrar-ho abocant aigua i oli de cuina sobre un terra inclinat. L'aigua sens dubte fluirà més ràpid que l'oli de cuina o l'oli. La viscositat d'un fluid també depèn de la temperatura. Com més alta sigui la temperatura d'un líquid, menys viscós serà el líquid. Per exemple, quan una mare fregeix peix a la cuina, l'oli de cuina inicialment espès es torna més líquid quan s'escalfa. Per contra, com més alta sigui la temperatura d'un gas, més viscós esdevé el gas.
Coeficient de viscositat
La viscositat d'un fluid es simbolitza amb el símbol η (llegiu: eta). η = coeficient de viscositat. Per tant, el nivell de viscositat d'un fluid s'expressa mitjançant el coeficient de viscositat del fluid.
Una capa fina de fluid es col·loca entre dues plaques. La cohesió és la força atractiva entre molècules del mateix tipus, mentre que l'adhesió és la força atractiva entre molècules de diferents tipus. La força adhesiva actua entre la placa i la capa de fluid unida a la placa (les molècules de fluid i les molècules de la placa s'atreuen mútuament). La força de cohesió actua entre les capes de fluid (les molècules de fluid s'atreuen mútuament).
Inicialment, la placa i la capa de fluid són estacionàries (figura 1). Després d'això, la placa superior s'estira cap a la dreta (figura 2). La placa inferior no s'estira (la placa inferior és estacionària). La magnitud de la força de tracció s'ajusta de manera que la placa superior es desplaci cap a la dreta a una velocitat constant (v és constant). Com que hi ha una força adhesiva que actua entre la vora de la placa i la part del fluid unida a la placa, el fluid que hi ha a sota també es desplaça cap a la dreta. Com que hi ha una força de cohesió entre les molècules del fluid, el fluid que es va desplaçar cap a la dreta va atreure el fluid que hi ha a sota.
La part fluida que està a sobre estira el fluid que està a sota perquè es desplaci cap a la dreta, a l'inrevés, la part fluida que està a sota sosté el fluid que està a sobre, de manera que la velocitat del fluid varia. La part fluida que està a sobre es mou a una velocitat més gran (v), el fluid que està a sota es mou a una v més petita, i així successivament. Així doncs, com més baixa sigui la v, més petita serà. En altres paraules, la velocitat de la capa de fluid canvia regularment de dalt a baix fins a l.
El canvi en la velocitat de la capa de fluid (v) dividit per la distància sobre la qual es produeix el canvi (l) = v/l. V/l es coneix com a gradient de velocitat. La placa superior es pot moure a causa de la força de tracció (F). Per a un fluid concret, la magnitud de la força de tracció necessària és directament proporcional a l'àrea de fluid unida a la placa (A), a la velocitat del fluid (v) i inversament proporcional a la distància l. Matemàticament, es pot escriure de la següent manera:
Fórmula del coeficient de viscositat
Anteriorment, s'explicava que els fluids més líquids solen fluir més fàcilment, mentre que els fluids més gruixuts tenen més dificultats per fluir. La viscositat d'un fluid s'expressa pel seu coeficient de viscositat. Com més espès és el fluid, més gran és la força de tracció necessària. En aquest cas, la força de tracció és directament proporcional al coeficient de viscositat. Matemàticament, això es pot escriure de la següent manera:
Informació:
η = Coeficient de viscositat
F = Força
l = Distància
A = Superfície
v = Velocitat
∝ = proporcional
El Sistema Internacional d'Unitats (SI) per al coeficient de viscositat és Ns/m² = Pa.s (pascal segon). La unitat CGS (centímetre gram segon) per al coeficient de viscositat és dyn.s/cm² = poise (P). La viscositat també s'expressa sovint en centipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. La unitat de poise s'utilitza en memòria del científic francès, el difunt Jean Louis Marie Poiseuille (pronunciat: pwa-zu-iuh).
1 poise = 1 dina·s/cm² = 10⁻¹ Ns / m²
