Cosa determina la viscosità di un fluido?

La viscosità di un fluido si riferisce alla facilità con cui si muove sotto stress. Un fluido altamente viscoso si muoverà meno facilmente di un fluido a bassa viscosità. Il termine fluido si riferisce a liquidi e gas che hanno entrambi viscosità. La previsione accurata e la misurazione del comportamento di un fluido in movimento è essenziale nella progettazione di impianti e apparati industriali efficienti.

Un fluido in movimento aderisce alla superficie del vaso attraverso il quale scorre. Ciò significa che la velocità di un fluido deve essere zero alla parete del tubo o del contenitore. La velocità del fluido aumenta lontano dalla superficie del vaso, quindi un fluido si muove effettivamente attraverso un vaso a strati. La deformazione di questo fluido è chiamata taglio: un fluido viene tagliato quando passa su una superficie solida. La resistenza a questo taglio dall'interno del fluido è chiamata viscosità.

La viscosità è causata dall'attrito all'interno di un fluido. È il risultato di forze intermolecolari tra particelle all'interno di un fluido. Queste forze intermolecolari resistono al movimento di taglio del fluido e la viscosità di un fluido è direttamente proporzionale alla forza di queste forze. Poiché un liquido è più ordinato di un gas, ne consegue che la viscosità di qualsiasi liquido deve essere considerevolmente maggiore della viscosità di qualsiasi gas.

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Ogni fluido ha una sua specifica viscosità e la misura di questa è chiamata Coefficiente di Viscosità, indicata dalla lettera greca mu. Il coefficiente è direttamente proporzionale alla quantità di sollecitazione richiesta per il taglio di un fluido. Un fluido viscoso richiede molto stress o pressione per muoversi; questo è logico, poiché un fluido denso deforma meno facilmente un fluido sottile. La differenza di velocità di un fluido tra il bordo di contatto (dove è zero) e il centro è un'altra misura della viscosità. Questo gradiente di velocità è piccolo per i fluidi viscosi, il che significa che la velocità non è molto maggiore al centro che verso il bordo.

Come la viscosità è dovuta all'interazione intermolecolare, così questa proprietà è influenzata dal calore, dato che il calore è il risultato dell'energia cinetica delle molecole in un fluido. Tuttavia, il calore ha un effetto molto diverso sui liquidi e sui gas. Il riscaldamento di un liquido comporta una maggiore separazione delle sue molecole, il che significa che le forze tra queste sono indebolite. Di conseguenza la viscosità di un liquido diminuisce quando viene riscaldato. Il riscaldamento di un gas provoca il contrario. Le molecole di gas che si muovono più rapidamente si scontrano tra loro più spesso, portando ad un aumento della viscosità.

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