Che cos'è la viscosità dinamica?
La viscosità dinamica di un fluido è definita come lo sforzo di taglio applicato diviso per il gradiente di velocità raggiunto quando viene applicata una forza di taglio a un fluido. La viscosità varia notevolmente tra i fluidi. È importante nel comportamento del flusso di liquidi.
Il termine usato per descrivere la resistenza di un fluido al flusso è viscosità. Lo sciroppo è più viscoso dell'acqua; melassa più viscosa dello sciroppo. La viscosità è il risultato della facilità con cui le molecole scivolano l'una accanto all'altra ed è una funzione della chimica, della forma e della temperatura delle molecole. Anche i gas hanno viscosità diverse. Alla stessa temperatura, l'ossigeno è due volte più viscoso dell'idrogeno o dell'ammoniaca, mentre la viscosità dell'azoto si trova nel mezzo.
La classica misurazione della viscosità deriva da un test costituito da due piastre lisce separate da un sottile film di fluido. La piastra inferiore è ferma. Lo sperimentatore, usando una forza nota, tenta di far scorrere la piastra superiore oltre la piastra inferiore. All'interno del film di liquido, le molecole accanto alla piastra inferiore hanno velocità zero. Le molecole fluide accanto alla piastra superiore hanno la stessa velocità della piastra superiore.
Mentre il fluido può essere un gas o un liquido, in questo test è più facile pensare ai liquidi. Se la sostanza che separa le piastre è acqua, la piastra superiore scivolerà lateralmente molto facilmente. Con melassa come il liquido, la piastra superiore si sposterà lentamente con la stessa forza applicata.
Una forza di taglio è nella direzione della forza, al contrario delle forze di tensione o di compressione, che in questo caso sarebbero le forze necessarie per spostare le piastre separatamente o più vicine. Lo stress da taglio è la forza di taglio divisa per un'area unitaria ed è espressa in newton per metro quadrato (N / m 2 ) o pascal (Pa). I calcoli della viscosità vengono generalmente eseguiti in unità metriche.
Il gradiente di velocità è la differenza nella velocità del flusso del liquido vicino alla piastra inferiore, che è zero, rispetto al liquido vicino alla piastra superiore, che è uguale alla velocità della piastra superiore. La viscosità dinamica è quindi la sollecitazione di taglio divisa per la velocità di taglio e viene misurata in secondi pasquali (Pa-s). In pratica, la viscosità viene misurata in centipoise (cPo). Un centopiedi equivale a un secondo millipascal.
Un'altra misura della viscosità è la viscosità cinematica. La viscosità cinematica è la viscosità dinamica divisa per la densità del fluido. La viscosità cinematica è più facile da misurare della viscosità dinamica, quindi viene spesso utilizzata per determinare la viscosità dinamica.
Un fluido newtoniano mantiene una viscosità dinamica costante indipendente dalla velocità di taglio. Il ketchup è un fluido non newtoniano. Ha un'alta viscosità dinamica quando la portata è bassa ma diventa quasi fluida come l'acqua quando la portata viene aumentata. Questo spiega perché le persone scuotono le bottiglie di ketchup per accelerare il flusso di ketchup, ma poi finiscono con troppo sul loro piatto.