Los fluidos, tanto líquidos como gases de distintos tipos, presentan diferentes niveles de viscosidad. La viscosidad es la fricción entre las moléculas que componen un fluido. Por lo tanto, las moléculas generan fricción cuando el fluido fluye. En los líquidos, la viscosidad se debe a las fuerzas de cohesión (fuerzas de atracción entre moléculas similares). En cambio, en los gases, la viscosidad se debe a las colisiones entre moléculas.
Los fluidos líquidos fluyen con mayor facilidad, como el agua. Por el contrario, los fluidos espesos fluyen con mayor dificultad, como el lubricante. Esto se puede comprobar vertiendo agua y lubricante sobre una superficie inclinada. El agua fluye más rápido que el aceite. La viscosidad de un fluido también depende de la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura del líquido, menor será su viscosidad. Por ejemplo, cuando una madre fríe pescado en la cocina, el aceite de cocina, que inicialmente espeso, se vuelve más líquido al calentarse. Del mismo modo, cuanto mayor sea la temperatura de un gas, mayor será su viscosidad.
Coeficiente de viscosidad
El símbolo η representa la viscosidad del fluido (se lee: eta). η = coeficiente de viscosidad. Por lo tanto, el nivel de viscosidad de un líquido se expresa mediante su coeficiente de viscosidad.
Se coloca una fina capa de fluido entre dos placas. La cohesión es una fuerza de atracción entre moléculas similares, mientras que la adhesión es una fuerza de atracción entre moléculas diferentes. Las fuerzas de adhesión actúan entre la placa y la capa de fluido adherida a ella (las moléculas del fluido y las de la placa se atraen entre sí). Por otro lado, las fuerzas de cohesión actúan entre membranas líquidas (las moléculas del fluido se atraen entre sí).
Inicialmente, la placa y la capa de fluido están en reposo (figura 1). Posteriormente, la placa superior se desplaza hacia la derecha (figura 2). Las placas inferiores permanecen inmóviles (la placa inferior está en reposo). La magnitud de la fuerza de tracción se ajusta de tal manera que la placa superior se desplaza hacia la derecha a velocidad constante (v constante). Debido a la fuerza de adhesión entre el borde de la placa y la parte del fluido adherida a ella, el fluido debajo de la placa también se desplaza hacia la derecha. Debido a la fuerza de cohesión entre las moléculas del fluido, el fluido que se mueve hacia la derecha arrastra al fluido que se encuentra en la parte inferior.
La parte del fluido que está en la parte superior tira del fluido que está en la parte inferior para que se desplace hacia la derecha,
Mientras que la parte del fluido en el fondo retiene el fluido en la parte superior, la velocidad del fluido varía. La parte del fluido que está en la parte superior se mueve con una velocidad mayor (v), el fluido en el fondo se mueve con una velocidad menor (v), y así sucesivamente. Por lo tanto, cuanto menor sea v en la parte inferior, menor será la velocidad. En otras palabras, la velocidad de la capa de fluido cambia regularmente de arriba a abajo hasta l.
Cambios en la velocidad de la capa de fluido (v) divididos por la distancia del cambio (l) = v / l. V/l se conoce como gradiente de velocidad. Las placas que se encuentran en la parte superior pueden moverse debido a una fuerza de tracción (F). Para ciertos fluidos, la magnitud de la atracción requerida es directamente proporcional al área del fluido adherida a la placa (A), la velocidad del fluido (v) e inversamente proporcional a la distancia l. Matemáticamente, se puede escribir de la siguiente manera:
Anteriormente, se explicó que un fluido menos viscoso suele fluir con mayor facilidad, mientras que uno más viscoso presenta mayor dificultad. El coeficiente de viscosidad expresa el nivel de viscosidad del fluido. Si el fluido es más viscoso, la fuerza de tracción requerida también es mayor. En este caso, la fuerza de tracción es directamente proporcional al coeficiente de viscosidad. Matemáticamente, se puede expresar de la siguiente manera:
η = coeficiente de viscosidad, F = fuerza, l = distancia, A = área superficial, v = velocidad, ∝ = comparación
La unidad del Sistema Internacional (SI) para el coeficiente de viscosidad es Ns/m2 = Pa·s (pascal segundo). La unidad CGS (centímetros gramo segundo) para el coeficiente de viscosidad es dyn·s/cm2 = poise (P). La viscosidad también se suele expresar en centipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. La unidad poise se utiliza en honor al científico francés Jean Louis Marie Poiseuille (se pronuncia: pwa-zoo-yuh).
1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 Ns/m2
