Os fluidos, tanto líquidos quanto gasosos, de diferentes tipos, possuem diferentes níveis de viscosidade. A viscosidade é o atrito entre as moléculas que compõem um fluido. Assim, as moléculas criam atrito no fluido quando este flui. Nos líquidos, a viscosidade é causada pelas forças de coesão (forças de atração entre moléculas semelhantes). Já nos gases, a viscosidade é causada pelas colisões entre as moléculas.
Fluidos líquidos são mais fáceis de fluir, como a água, por exemplo. Por outro lado, fluidos viscosos são mais difíceis de fluir, como o óleo, por exemplo. Você pode comprovar isso derramando água e óleo sobre uma superfície inclinada. A água flui mais rápido que o óleo. O nível de viscosidade de um fluido também depende da temperatura. Quanto maior a temperatura do líquido, menos viscoso ele é. Por exemplo, quando uma mãe frita peixe na cozinha, o óleo de cozinha, que inicialmente engrossa, torna-se mais líquido ao ser aquecido. Por outro lado, quanto maior a temperatura de uma substância gasosa, mais viscoso ela é.
Coeficiente de viscosidade
O símbolo η representa a viscosidade do fluido (lê-se: eta). η = coeficiente de viscosidade. Portanto, o nível de viscosidade de um líquido é expresso pelo seu coeficiente de viscosidade.
Uma fina camada de fluido é colocada entre duas placas. A coesão é uma força atrativa entre moléculas semelhantes, enquanto a adesão é uma força de atração entre moléculas diferentes. As forças de adesão atuam entre a placa e a camada de fluido aderida à placa (as moléculas do fluido e as moléculas da placa se atraem). Já as forças de coesão atuam entre as membranas líquidas (as moléculas do fluido se atraem).
Inicialmente, a placa e a camada de fluido estão em repouso (figura 1). Em seguida, a placa superior é puxada para a direita (figura 2). As placas inferiores não são puxadas (a placa inferior está em repouso). A magnitude da força de tração é ajustada de forma que a placa superior se desloque para a direita a uma velocidade constante (v constante). Como existe uma força de adesão atuando entre a borda da placa e a parte do fluido aderida à placa, o fluido abaixo da placa também se desloca para a direita. Devido à força de coesão entre as moléculas do fluido, o fluido que se move para a direita puxa o fluido que está na parte inferior.
A parte do fluido que está na parte superior puxa o fluido da parte inferior, deslocando-o para a direita.
Considerando que a parte do fluido na parte inferior mantém o fluido acima, a taxa de movimento do fluido varia. A parte do fluido que está no topo se move com uma taxa (v) maior, o fluido na parte inferior se move com uma taxa v menor, e assim por diante. Portanto, quanto menor a taxa v, menor a taxa de movimento do fluido. Em outras palavras, a velocidade da camada de fluido muda regularmente de cima para baixo até l.
A variação na velocidade da camada de fluido (v) dividida pela distância da variação (l) é igual a v / l. V/l é conhecido como gradiente de velocidade. Placas que estão na parte superior podem se mover porque existe uma força de atração (F). Para certos fluidos, a quantidade de atração necessária é diretamente proporcional à área do fluido aderida à placa (A), à velocidade do fluido (v) e inversamente proporcional à distância l. Matematicamente, pode ser escrito da seguinte forma:
Anteriormente, foi explicado que um fluido mais fino geralmente flui com mais facilidade, enquanto um fluido mais viscoso flui com mais dificuldade. O coeficiente de viscosidade expressa o nível de viscosidade do fluido. Se o fluido for mais viscoso, a força de tração necessária também será maior. Nesse caso, a força de tração é diretamente proporcional ao coeficiente de viscosidade. Matematicamente, isso pode ser escrito da seguinte forma:
η = coeficiente de viscosidade, F = força, l = distância, A = área da superfície, v = velocidade, ∝ = comparação
A unidade do Sistema Internacional (SI) para o coeficiente de viscosidade é Ns/m³.2 = Pa.s (pascal segundo). A unidade CGS (centímetros grama segundo) para o coeficiente de viscosidade é dyn.s/cm2 A viscosidade também é frequentemente expressa em centipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. A unidade poise é usada em homenagem ao cientista francês Jean Louis Marie Poiseuille (pronuncia-se: pwa-zoo-yuh).
1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 Ns/m2
