Os fluídos, tanto líquidos como gases, teñen diferentes graos de viscosidade. A viscosidade é esencialmente a forza de fricción entre as moléculas que compoñen un fluído. As moléculas que compoñen un fluído frótanse entre si mentres flúe. Nos líquidos, a viscosidade débese á cohesión (a atracción entre moléculas similares). Nos gases, a viscosidade débese ás colisións entre moléculas.
Os fluídos líquidos adoitan fluír máis facilmente, por exemplo a auga. Pola contra, os fluídos máis espesos son máis difíciles de facer fluír, por exemplo o aceite de cociñar, o aceite, o mel, etc. Podes comprobalo vertendo auga e aceite de cociñar nun chan inclinado. A auga fluirá definitivamente máis rápido que o aceite de cociñar ou o aceite. A viscosidade dun fluído tamén depende da temperatura. Canto maior sexa a temperatura dun líquido, menos viscoso será este. Por exemplo, cando unha nai frixe peixe na cociña, o aceite de cociñar inicialmente espeso vólvese máis líquido ao quentalo. Pola contra, canto maior sexa a temperatura dun gas, máis viscoso se volve o gas.
Coeficiente de viscosidade
A viscosidade dun fluído simbolízase co símbolo η (léase: eta). η = coeficiente de viscosidade. Polo tanto, o nivel de viscosidade dun fluído exprésase mediante o coeficiente de viscosidade do fluído.
Unha capa fina de fluído colócase entre dúas placas. A cohesión é a forza atractiva entre moléculas do mesmo tipo, mentres que a adhesión é a forza atractiva entre moléculas de diferentes tipos. A forza adhesiva actúa entre a placa e a capa de fluído unida á placa (as moléculas do fluído e as moléculas da placa atráense mutuamente). A forza de cohesión actúa entre as capas de fluído (as moléculas do fluído atráense mutuamente).
Inicialmente, a placa e a capa de fluído están estacionarias (figura 1). Despois diso, a placa superior é tirada cara á dereita (figura 2). A placa inferior non é tirada (a placa inferior está estacionaria). A magnitude da forza de tracción axústase de xeito que a placa superior se desprace cara á dereita a unha velocidade constante (v é constante). Debido a que hai unha forza adhesiva que actúa entre o bordo da placa e a parte do fluído unida á placa, o fluído debaixo da placa tamén se despraza cara á dereita. Debido a que hai unha forza de cohesión entre as moléculas do fluído, o fluído que se desprazou cara á dereita atraeu o fluído debaixo.
A parte fluída que está enriba tira do fluído que está abaixo para que se desprace cara á dereita, pola contra, a parte fluída que está abaixo suxeita o fluído que está enriba, polo que a velocidade do fluído varía. A parte fluída que está enriba móvese a unha velocidade maior (v), o fluído que está abaixo móvese a unha v máis pequena e así sucesivamente. Entón, canto menor sexa v, menor será. Noutras palabras, a velocidade da capa de fluído cambia regularmente de arriba a abaixo ata l.
O cambio na velocidade da capa de fluído (v) dividido pola distancia sobre a que se produce o cambio (l) = v/l. V/l coñécese como gradiente de velocidade. A placa superior pode moverse debido á forza de tracción (F). Para un fluído particular, a magnitude da forza de tracción requirida é directamente proporcional á área do fluído unida á placa (A), á velocidade do fluído (v) e inversamente proporcional á distancia l. Matematicamente, pódese escribir do seguinte xeito:
Fórmula do coeficiente de viscosidade
Anteriormente, explicábase que os fluídos máis líquidos adoitan fluír con máis facilidade, mentres que os fluídos máis espesos teñen máis dificultades para fluír. A viscosidade dun fluído exprésase polo seu coeficiente de viscosidade. Canto máis espeso sexa o fluído, maior será a forza de tracción necesaria. Neste caso, a forza de tracción é directamente proporcional ao coeficiente de viscosidade. Matematicamente, isto pódese escribir do seguinte xeito:
Información:
η = Coeficiente de viscosidade
F = Forza
l = Distancia
A = Superficie
v = Velocidade
∝ = proporcional
O Sistema Internacional de Unidades (SI) para o coeficiente de viscosidade é Ns/m² = Pa.s (pascal segundo). A unidade CGS (centímetro gramo segundo) para o coeficiente de viscosidade é dyn.s/cm² = poise (P). A viscosidade tamén se expresa a miúdo en centipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. A unidade de poise utilízase na memoria do científico francés, o finado Jean Louis Marie Poiseuille (pronúnciase: pwa-zu-yuh).
1 poise = 1 dina s/cm² = 10⁻¹ Ns / m²
