Viscosidade – Wikipédia, a enciclopédia livre

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Mecânica do contínuo
Leis Conservação da massa Conservação do momento Conservação da energia Desigualdade da entropia
Mecânica dos sólidos Sólidos Tensão Deformação Compatibilidade Deformação finita Deformação infinitesimal Elasticidade linear Plasticidade Flexão Lei de Hooke Teoria de falha dos materiais Mecânica da fratura Mecânica do contato Sem fricção Friccional
Mecânica dos fluidos Fluidos Estática dos fluidos Dinâmica dos fluidos Empuxo Equações de Navier-Stokes Pressão Princípio de Bernoulli Princípio de Arquimedes Princípio de Pascal Turbulência Líquidos Tensão superficial Capilaridade Gases Atmosfera Lei de Boyle-Mariotte Lei de Charles Lei de Gay-Lussac Lei combinada dos gases Plasma
Reologia Viscosidade Newtoniano Não newtoniano Viscoelasticidade Fluidos inteligentes Magnetoreológico Eletroreológico Ferrofluidos Reometria Reômetro
Cientistas Bernoulli Boyle Cauchy Charles Euler Gay-Lussac Hooke Navier Newton Pascal Poiseuille Stokes
v d e

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.

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:

${\displaystyle \tau =\mu {\frac {\partial u}{\partial y}}}$.

Onde ${\displaystyle \tau }$ é a taxa de deformação angular do fluido, enquanto que a constante ${\displaystyle \mu }$ 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:

${\displaystyle \nu ={\frac {\mu }{\rho }},}$

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:

Gases (a 0 °C):

Líquidos (a 20 °C):

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:

${\displaystyle \mu =2gr^{2}{\frac {\rho _{\text{esfera}}-\rho _{\text{fluido}}}{9v_{\text{terminal}}}}\,}$

em que:

${\displaystyle g}$: aceleração gravitacional, expressa em m/s²;

${\displaystyle r}$: raio do corpo, expresso em m;

ρ_esfera: massa volúmica (massa específica) da esfera, expressa em kg/m³;

ρ_fluido: massa volúmica do fluido, expressa em kg/m³;

v_terminal: a velocidade terminal que a esfera atinge no fluido, expressa em m/s.

• Unidades de viscosidade

• 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