A viscosidade é uma resistência que o fluido apresenta ao escoamento. Sendo que essa resistência é definida como o atrito interno que é resultante do movimento de uma camada de fluido em relação à outra.
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| Escoamento Simples ilustrando a definição de viscosidade |
Se a força por unidade de área na placa superior da ilustração acima fosse medida, encontraríamos F/A = m V/d, isto é, a tensão cisalhante F/A é igual à viscosidade vezes a taxa de deformação, V/d, sendo d a distância entre as placas. Essa relação essencialmente define a viscosidade.
Um fluido que responde à tensão cisalhante (F/A) desta maneira é chamado de fluido Newtoniano, pois o fluido possui viscosidade que independem da velocidade. Muitos dos fluidos nos quais se deseja medir a velocidade são Newtonianos (exemplo: água, leite, óleos leves,), mas outros são não-Newtonianos, como as tintas, o ketchup, os fluidos poliméricos, etc.
A viscosidade é uma propriedade que sofre influencia da temperatura. Sendo que em fluidos líquidos, quando se aumenta a temperatura a viscosidade diminui, e em fluidos gasosos, quando se aumenta a temperatura a viscosidade aumenta. Sendo que essa variação de temperatura pode ser explicada examinando se o mecanismo de viscosidade.
Em fluidos com pressões moderadas, a viscosidade é independente da pressão e depende somente da temperatura. Em fluidos com pressões muito altas, a viscosidade dos gases e da maioria dos líquidos não tem lei bem definida de variação com a pressão.
Viscosidade Dinâmica
A viscosidade dinâmica (μ) (também conhecida como viscosidade absoluta) é dada em termos de força requerida para mover uma unidade de área a uma unidade de distância.
Sendo a unidade dessa viscosidade dada geralmente em Pa s, P (Poise), cP, lb/Ft s.
Obs.: P = g / cm s , 1P = 100 cP
Viscosidade Cinemática
A viscosidade cinemática (ν) é a relação entre a viscosidade dinâmica (μ) pela densidade (ρ):
Sendo a unidade dessa viscosidade dada geralmente em m²/s ,ft2/s, St (Stokes), cSt (CentiStokes).
Obs.: cm²/s = St (Stokes), 1 St = 100 cSt
Medição de Viscosidade
A viscosidade é medida por viscosímetro, que consiste basicamente em instrumento que é capaz de medir a viscosidade de um fluido. Existem diversos tipos de viscosímetros, entre os quais se destacam pela sua importância e aplicação industrial, o viscosímetro capilar (também conhecido como viscosímetro de Ostwald), o viscosímetro de esfera em queda ou viscosímetro de bola (conhecido como viscosímetro de Stokes) e o viscosímetro rotativo.
Viscosímetro Capilar: esse viscosímetro é basicamente um tubo em U, onde um dos seus ramos é um tubo capilar fino ligado a um reservatório superior. Sendo que o tubo é mantido na vertical e coloca-se uma quantidade conhecida de um líquido no reservatório, deixando-o escoar sob a ação da gravidade através do capilar. A medida da viscosidade é o tempo que a superfície de líquido no reservatório demora a percorrer o espaço entre duas marcas gravadas sobre o mesmo.
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| Viscosímetro capilar também conhecido-como Viscosímetro Ostwald |
Viscosímetro de Stokes: esse viscosímetro é baseado na
Lei de Stokes, consistindo basicamente em diversos contendo líquidos padrões de viscosidades conhecidas, com uma esfera de aço em cada um deles. O tempo que a esfera demora para descer o comprimento do tubo depende da viscosidade do líquido. Colocando-se a amostra num tubo semelhante, pode determinar-se aproximadamente a sua viscosidade por comparação com os outros tubos.
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| Viscosímetro de Stokes |
Viscosímetro rotativo: esse viscosímetro é um dos mais usados na indústria e mede a força de fricção de um motor que gira, devido a um sistema de pesos e roldanas, no seio de um fluído que se pretende estudar.
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| Viscosímetro rotativo |
Referências
