¿Cómo se encuentra la viscosidad de los líquidos?

En muchas situaciones científicas e industriales es necesario conocer la viscosidad de los líquidos. La viscosidad es la medida de la resistencia al flujo del líquido. Los líquidos con alta viscosidad tienen mayor resistencia al flujo y no se deforman fácilmente por el estrés físico, mientras que los líquidos con baja viscosidad son "delgados" y fluyen fácilmente. La viscosidad de los líquidos se puede encontrar utilizando un instrumento conocido como viscosímetro, del cual existen muchos tipos diferentes. En los casos en que son aceptables mediciones menos precisas, la viscosidad también se puede medir utilizando dispositivos simples basados ​​en la gravedad.

Uno de los tipos más comunes de viscosímetros es el viscosímetro de esfera descendente. Esta configuración mide la viscosidad de los líquidos calculando el tiempo que tarda una pequeña esfera de densidad y tamaño conocidos en caer una cierta distancia a través de un líquido. La esfera se coloca en un tubo vertical lleno del líquido y se le permite alcanzar su velocidad terminal a medida que cae. A la velocidad terminal, la fuerza de arrastre que tira de la esfera hacia arriba es igual a la fuerza de gravedad que la tira hacia abajo, y la esfera deja de acelerar, manteniendo una velocidad constante a medida que cae. Una vez que se conocen la velocidad terminal, la densidad del líquido y la esfera, y el tamaño de la esfera, se puede usar una fórmula, la ley de Stokes, para calcular la viscosidad del líquido.

Otro viscosímetro bastante simple que se utiliza en entornos de laboratorio es el viscosímetro Ostwald, también conocido como viscosímetro capilar de vidrio o viscosímetro de tubo en U. Este dispositivo de tubo de vidrio en forma de U consta de dos bombillas, una en la parte inferior del brazo izquierdo de la U y la otra en la parte alta de la derecha. Se mantiene verticalmente a medida que el líquido se introduce en el bulbo superior y luego se deja fluir hacia el bulbo inferior, pasando dos marcas en el tubo. La viscosidad de los líquidos se puede deducir factorizando el diámetro del tubo de vidrio, la cantidad de tiempo que tarda un líquido en pasar las dos marcas y la densidad de ese líquido.

Los laboratorios que requieren mediciones de precisión pueden usar viscosímetros más elaborados que incorporan electrónica y miden la viscosidad usando un pistón oscilante o un resonador vibratorio sumergido en el líquido. En otros entornos, como la industria de la pintura, se pueden utilizar principios físicos más simples para deducir la viscosidad aproximada de los líquidos. Estas mediciones a menudo se basan en una medida conocida como viscosidad cinemática: la resistencia de un líquido a fluir en presencia de gravedad.

La copa Zahn y la copa de viscosidad Ford son ejemplos de dispositivos basados ​​en la gravedad utilizados para medir la viscosidad cinemática. En estos dispositivos, el líquido, la pintura, en el caso de la copa Zahn, o el aceite de motor para la copa Ford, drena a través de un pequeño orificio en el fondo de una copa mientras se mantiene en el aire. El líquido fluye en una corriente suave hasta cierto punto donde se rompe en gotas. Dependiendo de la viscosidad del líquido, la rotura ocurrirá en diferentes momentos. Se puede encontrar una medida de la viscosidad cinemática multiplicando este tiempo en segundos por el número de especificación de la taza, que está calibrado para el líquido apropiado.