Los fluidos, tanto líquidos como gases, presentan distintos grados de viscosidad. La viscosidad es, esencialmente, la fuerza de fricción entre las moléculas que componen un fluido. Estas moléculas rozan entre sí al fluir. En los líquidos, la viscosidad se debe a la cohesión (la atracción entre moléculas similares). En los gases, la viscosidad se debe a las colisiones entre moléculas.
Los líquidos suelen fluir con mayor facilidad, como el agua. Por el contrario, los líquidos más densos son más difíciles de fluir, como el aceite de cocina, el aceite, la miel, etc. Esto se puede comprobar vertiendo agua y aceite de cocina en una pendiente. El agua fluirá sin duda más rápido que el aceite de cocina o el aceite. La viscosidad de un líquido también depende de la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura de un líquido, menor será su viscosidad. Por ejemplo, cuando una madre fríe pescado en la cocina, el aceite de cocina, inicialmente denso, se vuelve más líquido al calentarse. Del mismo modo, cuanto mayor sea la temperatura de un gas, mayor será su viscosidad.
Coeficiente de viscosidad
La viscosidad de un fluido se simboliza con el símbolo η (que se lee: eta). η = coeficiente de viscosidad. Por lo tanto, el nivel de viscosidad de un fluido se expresa mediante su coeficiente de viscosidad.
Se coloca una fina capa de fluido entre dos placas. La cohesión es la fuerza de atracción entre moléculas del mismo tipo, mientras que la adhesión es la fuerza de atracción entre moléculas de diferentes tipos. La fuerza adhesiva actúa entre la placa y la capa de fluido adherida a ella (las moléculas del fluido y las de la placa se atraen entre sí). La fuerza de cohesión actúa entre las capas de fluido (las moléculas del fluido se atraen entre sí).
Inicialmente, la placa y la capa de fluido permanecen inmóviles (figura 1). Posteriormente, la placa superior se desplaza hacia la derecha (figura 2). La placa inferior permanece inmóvil. La magnitud de la fuerza de tracción se ajusta para que la placa superior se desplace hacia la derecha a velocidad constante (v es 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 desplazado hacia la derecha atrae al fluido inferior.
La parte superior del fluido arrastra la parte inferior hacia la derecha; a su vez, la parte inferior retiene la superior, por lo que la velocidad del fluido varía. La parte superior se mueve a mayor velocidad (v), la inferior a menor velocidad (v), y así sucesivamente. Cuanto menor sea v, menor será la velocidad. En otras palabras, la velocidad de la capa de fluido cambia regularmente de arriba a abajo a lo largo de l.
El cambio en la velocidad de la capa de fluido (v) dividido por la distancia sobre la cual ocurre el cambio (l) = v/l. V/l se conoce como gradiente de velocidad. La placa superior puede moverse debido a la fuerza de tracción (F). Para un fluido en particular, la magnitud de la fuerza de tracción requerida es directamente proporcional al área de 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:
Fórmula del coeficiente de viscosidad
Anteriormente, se explicó que los fluidos menos viscosos suelen fluir con mayor facilidad, mientras que los fluidos más viscosos tienen mayor dificultad para fluir. La viscosidad de un fluido se expresa mediante su coeficiente de viscosidad. Cuanto más viscoso sea el fluido, mayor será la fuerza de tracción necesaria. En este caso, la fuerza de tracción es directamente proporcional al coeficiente de viscosidad. Matemáticamente, esto se puede escribir de la siguiente manera:
Informacion:
η = Coeficiente de viscosidad
F = Fuerza
l = Distancia
A = Área de superficie
v = Velocidad
∝ = proporcional
El Sistema Internacional de Unidades (SI) para el coeficiente de viscosidad es Ns/m² = Pa·s (pascal segundo). La unidad CGS (centímetro 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 memoria del científico francés Jean Louis Marie Poiseuille (pronunciado: pwa-zu-yu).
1 poise = 1 dyn . s/cm 2 = 10 -1 Ns/m 2
