Viscosidade
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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.
Definição
[editar | editar código-fonte]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:
- .
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a4/Laminar_shear.png/320px-Laminar_shear.png)
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.
Viscosidade cinemática
[editar | editar código-fonte]A viscosidade cinemática (letra grega ni, ν), é definida por:
onde ρ é a massa específica do fluido e μ é a viscosidade dinâmica.
Unidades
[editar | editar código-fonte]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.
Viscosidade nos líquidos
[editar | editar código-fonte]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.
Viscosidade nos gases
[editar | editar código-fonte]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.
Viscosidade de alguns materiais comuns
[editar | editar código-fonte]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.
Medição da viscosidade
[editar | editar código-fonte]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:
- : aceleração gravitacional, expressa em m/s²;
- : raio do corpo, expresso em m;
- ρesfera: massa volúmica (massa específica) da esfera, expressa em kg/m³;
- ρfluido: massa volúmica do fluido, expressa em kg/m³;
- vterminal: a velocidade terminal que a esfera atinge no fluido, expressa em m/s.
Ver também
[editar | editar código-fonte]Ligações externas
[editar | editar código-fonte]- Converter viscosidade cinemática - unidades métricas e imperiais (em inglês)
- Converter viscosidade dinâmica - unidades métricas e imperiais (em inglês)
- Fenômenos de Transporte CEFET/RJ (link fora do ar)
Referências
- ↑ «O que é viscosidade de um fluido?». Prolab
- ↑ Agência Nacional do Petróleo, PORTARIA ANP N. 80, DE 30.04.99 (pdf)
- ↑ a b Le système SI d'unités de mesure, IV - Unités mécaniques, site do Ministre de l’Économie, de l’Industrie et de l’Emploi, da França (em francês)
- ↑ a b Journal Officiel de la Republique Française, edição de 28 Février 1982, no site do Ministre de l’Économie, de l’Industrie et de l’Emploi, da França (em francês)
- ↑ Elert, Glenn. «Viscosity – The Physics Hypertextbook». The Physics Hypertextbook (em inglês). Consultado em 27 de setembro de 2018
- ↑ Bertulani, Carlos. «Viscosidade». www.if.ufrj.br. Consultado em 8 de abril de 2017