O que é Viscosidade?

Definição (Conceito)

Viscosidade é definida como a resistência ao escoamento.

Analogia

Água (baixa viscosidade) x Mel (alta viscosidade).

Leia também:

Traduzindo (Significado)

Em outras palavras, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade com que um dado fluido se movimentará.

No nível molecular, a viscosidade é o resultado da interação entre as diferentes moléculas em um fluido. Isso também pode ser entendido como o atrito entre as moléculas no fluido.

Assim como no caso de atrito entre sólidos em movimento, a viscosidade determinará a energia necessária para colocar um dado fluido em movimento.

Fluidos resistem ao movimento relativo de objetos imersos neles, bem como ao movimento de camadas com diferentes velocidades dentro deles. Este é o significado da viscosidade.

O que influencia a Viscosidade 

Material

A viscosidade depende do material.

O coeficiente de viscosidade da água a 20 ℃ é de 1,0020 mPa.s (o fato de ser quase 1 é uma mera coincidência). Outros exemplos de materiais:
  • A maioria dos líquidos comuns tem viscosidades de 1 a 1.000 mPa s
  • Os gases têm viscosidades entre 1 e 10 μPa.s. 
Gel, Pastas,e outros líquidos complexos são mais difíceis de resumir. Algumas gorduras como manteiga ou margarina são tão viscosas que parecem mais sólidos moles do que líquidos fluidos.

O vidro fundido é extremamente viscoso e se aproxima da viscosidade infinita à medida que se solidifica. Como o processo não é tão bem definido quanto um congelamento, alguns acreditam (incorretamente) que o vidro ainda pode fluir mesmo depois de ter esfriado completamente, mas esse não é o caso. Em temperaturas normais, os vidros são tão sólidos quanto os sólidos "verdadeiros".

Temperatura

A viscosidade varia com a temperatura. Podemos notar isso do nosso dia a dia quando aquecemos o mel ou xaropes.

O óleo do motor e os fluidos hidráulicos engrossam consideravelmente nos dias frios e afetam significativamente o desempenho de carros e outras máquinas em locais que sofrem com invernos rigorosos.

Em geral, a viscosidade de um líquido simples diminui com o aumento da temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a velocidade média das moléculas em um líquido aumenta e a quantidade de tempo que elas passam "em contato" com os vizinhos mais próximos diminui.

Como a viscosidade é muito dependente da temperatura, é importante descrever essa propriedade junto com a temperatura na qual ela foi medida.

Leia mais no meu artigo "Viscosidade e Temperatura".

Pressão

A viscosidade é normalmente independente da pressão. Como os líquidos são normalmente incompressíveis, um aumento na pressão não aproxima as moléculas de maneira significativa.

No entanto, os líquidos que estão sob extrema pressão frequentemente tem um aumento na viscosidade.

Enquanto os líquidos ficam fluidos à medida que que ganham calor, os gases ficam mais "densos". (Se é que é possível imaginar um gás "denso".)

A viscosidade dos gases aumenta à medida que a temperatura aumenta e é aproximadamente proporcional à raiz quadrada da temperatura. Isso é devido ao aumento na frequência de colisões intermoleculares a temperaturas mais altas.

Como na maior parte do tempo as moléculas de um gás estão voando livremente através do vazio, qualquer coisa que aumente o número de vezes que uma molécula está em contato com outra diminuirá a capacidade das moléculas como um todo de se engajar no movimento coordenado.

Densidade

Veja meu artigo "Densidade e Viscosidade". Spoiler: não existe uma relação direta com a viscosidade.

Unidades de Viscosidade

Existem duas formas de viscosidade: Viscosidade Dinâmica e Viscosidade Cinemática.

Então logicamente teremos dois grupos de unidade de medida da viscosidade, a saber:

  • Unidade de Viscosidade Dinâmica
  • Unidade de Viscosidade Cinemática

Unidade de Viscosidade Dinâmica

  • SI: Pascal-segundos — Pa ·s = kg/(m · s) sendo comuns seus múltiplos mPa.s, μPa.s etc...
  • cm-g-s: Poise — P = g/(cm · s) = 10⁻¹ Pa · s. ou centipoise: cP = 0.01 P = 10⁻³ Pa · s.

Unidade de Viscosidade Cinemática

  • SI: metro quadrado por segundo — m²/s.
  • cm-g-s: Stokes — St = cm²/s = 10⁻⁴ m²/s ou centistoke — cSt = 0.01 St = 10⁻⁶ m²/s.
Minha tabela de conversão de unidades. Inclui: centiPoise, Poise, centiStokes, Stokes, Saybolt universal.

Leia também meu artigo completo sobre unidades de viscosidade.

Símbolos

São usados os símbolos μ (Viscosidade absoluta ou dinâmica) e 𝜈 (Viscosidade cinemática).

Fórmula da Viscosidade

Leia meu artigo "Fórmula da Viscosidade" para saber mais sobre o cálculo da viscosidade.

Exemplos Práticos

Vídeo Aula

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