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propriedade física de um fluido Da Wikipédia, a enciclopédia livre
Viscosidade é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento,[1] isto é, ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade com que o fluido se movimenta.
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É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento, a uma dada temperatura.[2]
Define-se pela lei de Newton da viscosidade:
Onde é a taxa de deformação angular do fluido, enquanto que a constante é o coeficiente de viscosidade, viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica. Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, satisfazem os critérios de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear.
As suspensões coloidais, as emulsões e os géis são exemplos de fluidos não newtonianos, como o sangue, o ketchup, as suspensões de amido, as tintas e o petróleo. O coeficiente de viscosidade desses fluidos não é constante.
Viscosidade é a propriedade associada à resistência que o fluido oferece à deformação por cisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. É comumente percebida como a "grossura", ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna para fluir de um fluido e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade.
A viscosidade cinemática (letra grega ni, ν), é definida por:
onde ρ é a massa específica do fluido e μ é a viscosidade dinâmica.
No SI, a unidade da viscosidade cinemática ν é m²/s.[3] No sistema CGS é utilizada a unidade Stokes (St), sendo um Stokes igual a 10−4 m²/s[4] e dada a magnitude do seu valor é preferível utilizar a forma centistokes.
A viscosidade absoluta tem como unidade Pa.s (N.s/m²) em unidades do SI.[3] Essa unidade é normalmente expressa em mPa.s dado a sua magnitude. Outra forma conveniente, a partir do sistema CGS é o Poise, sendo um Poise igual a 0,1 Pa.s[4] ou seja, um centipoise (cP) é igual a 1 mPa.s.
A viscosidade de qualquer fluido vem de seu atrito interno. Nos líquidos, este atrito interno origina-se das forças de atração entre moléculas relativamente próximas. Com o aumento da temperatura, a energia cinética média das moléculas se torna maior e consequentemente o intervalo de tempo médio no qual as moléculas passam próximas umas das outras torna-se menor. Assim, as forças intermoleculares se tornam menos efetivas e a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Por este motivo, um óleo lubrificante torna-se menos viscoso com o aumento da temperatura.
Em um gás as moléculas estão em média a distâncias relativamente grandes umas das outras, disto originando-se sua baixa densidade. Assim sendo, as forças de atracção entre moléculas não são efectivas na transmissão da energia cinética e por este motivo essas forças não podem produzir sua viscosidade. A viscosidade de um gás é produzida predominantemente da transferência de momentum, ou seja, da transferência de quantidade de movimento entre camadas adjacentes que se movam com velocidades de módulos diferentes. Por este motivo, a viscosidade de um gás aumenta com sua temperatura, pois as velocidade médias das partículas do gás aumentam com sua temperatura, diminuindo o tempo de interação entre uma molécula e outra, tornando a transmissão de energia cada vez mais difícil.
Algumas viscosidades de fluidos newtonianos estão listadas abaixo:
| viscosidade (Pa·s) | |
|---|---|
| hidrogênio | 8,4 × 10−6 |
| ar | 17,2 × 10−6 |
| xenônio | 21,2 × 10−6 |
| viscosidade (Pa·s) | |
|---|---|
| álcool etílico | 0,248 × 10−3 |
| acetona | 0,326 × 10−3 |
| metanol | 0,597 × 10−3 |
| álcool propílico | 2,256 × 10−3 |
| benzeno | 0,64 × 10−3 |
| água | 1,0020 × 10−3[5] |
| nitrobenzeno | 2,0 × 10−3 |
| sangue humano[6] | 4 × 10−3 |
| mercúrio | 17,0 × 10−3 |
| ácido sulfúrico | 30 × 10−3 |
| óleo de oliva | 81 × 10−3 |
| oleo de rícino | 0,985 |
| glicerol | 1,485 |
| polímero derretido | 10³ |
| piche | 107 |
Fluidos com composições variadas, como mel, podem ter uma grande variedade de viscosidades.
O coeficiente de viscosidade pode ser medido através do seguinte experimento: deixa-se uma esfera cair em um fluido, e mede-se a sua velocidade terminal. Então, aplicando-se a Lei de Stokes:
em que:
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