La viscosidad es una magnitud que expresa la deformación que sufre un fluido cuando se la aplican fuerzas externas, produciendo pérdidas energéticas por fricción o choques entre las distintas moléculas que forman el seno del mismo. Un fluido puede diferenciarse de un sólido por su comportamiento cuando se somete aun esfuerzo o fuerza aplicada. Un sólido elástico se deforma en una magnitud proporcional al esfuerzo aplicado. Sin embargo, cuando un fluido se somete a un esfuerzo aplicado continúa deformándose, es decir, fluye a una velocidad que aumenta con el esfuerzo creciente. Un fluido exhibe resistencia a ese esfuerzo. La viscosidad es la propiedad de un fluido que se oponen al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. Estas fuerzas viscosas se deben a las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas del fluido, de forma que mientras mayores sean las fuerzas intermoleculares, mayor será la viscosidad y menor la movilidad del líquido. Ley de viscosidad de Newton El concepto de viscosidad nació con Newton, cuando en su obra "Philosophiae Naturalis. Principia Matematica" afirmó que la resistencia ejercida, y que surge a partir de una falta en el deslizamiento de un fluido, si el resto de factores se mantienen, es proporcional a la velocidad a la que las partes de un fluido son separadas entre sí. De este modo, se establece la proporcionalidad existente entre el esfuerzo por unidad de área (F/A) necesario para producir un gradiente de velocidades en un fluido, siendo la constante de proporcionalidad un factor que describe "la capacidad de deslizamiento de un fluido" (más tarde esta constante de proporcionalidad fue llamada viscosidad). Las capas del fluido próximas a una placa sólida fija tienen velocidades más lentas que las alejadas debido a los procesos disipativos que se generan. Parte de la energía cinética que poseen las capas se transforma en calor. Vamos a representar el comportamiento de un fluido, que se encuentra contenido entre dos grandes láminas planas y paralelas, de área A, que están separadas entre sí por una distancia pequeña “y” y si es muy pequeña “dy”. Supongamos que inicialmente el sistema se encuentra en reposo, t= 0, pero luego la lámina superior se pone en movimiento en dirección del eje X, con una velocidad constante v. Para muchos fluidos se ha determinado en forma experimental que la fuerza tangencial “F” (Newton) aplicada una placa de área “A” (m2) es directamente proporcional a la velocidad “v” (m/seg) e inversamente proporcional a la distancia “y” (m); que en forma diferencial se expresa: 𝒕= 𝑭 𝒅𝒗 = µ( ) 𝑨 𝒅𝒚 Unidades principales de la viscosidad De aquí surge la definición: la viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. Dicho de otra manera, más genérica: la viscosidad es la propiedad de un fluido por la que se opone a deformarse o es la resistencia de un fluido a las deformaciones tangenciales y la oposición se debe a las fuerzas de cohesión moleculares. La viscosidad absoluta o dinámica (µ) tiene como unidades: Newton x seg/m2 (Sist. Internacional) y también: dina x seg/cm2 = Poise (Sist. Cegesimal). Se usa mucho la viscosidad cinemática (φ) que es la relación entre la viscosidad absoluta (μ) y la densidad (ρ). Se calcula mediante la relación: φ= µ /ρ. Las unidades de viscosidad cinemática son: m2/seg (Sist. Internacional) y también cm2/seg = stoke = st (Sist. Cegesimal). En este último sistema se emplea el centistocke o cst: 1 stoke = 100 centistokes = 100 cst. 1 cst= 100 cm2/seg = 1mm2/seg. Fluidos Newtonianos Son fluidos cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo contra su velocidad de deformación es lineal y pasa por el origen. Los fluidos newtonianos cumplen con la ley de viscosidad de Newton. Ejemplos: agua, aire, aceite, lubricantes, combustibles, entre otros. El esfuerzo cortante es: F/A= t (Newton/m2) El término (dv/dy) se denomina diferencial de velocidad de corte o de cizallamiento respecto al diferencial del espesor del fluido. En forma general se puede expresar: v/y. El factor de proporcionalidad es la viscosidad absoluta: μ. Algunas veces la denominan viscosidad dinámica. Los fluidos que cumplen la expresión anterior se denominan Newtonianos. Para los fluidos Newtonianos la viscosidad permanece constante a pesar de los cambios en el esfuerzo cortante. Esto no implica que la viscosidad no varíe, sino que la viscosidad depende de otros parámetros como la temperatura, la presión y la composición del fluido. Para los fluidos no newtonianos, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de cizalla no es constante, por lo tanto, la viscosidad (μ) no es constante. Bibliografía: https://www.caloryfrio.com/calefaccion/calefaccion-instalaciones-componentes/ley-de-laviscosidad-de-newton-ecuacion-fundamental-y-explicacion.html https://www.quimicafisica.com/fenomenos-transporte-ley-newton-viscosidad.html https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3623/1/tema2RUA.pdf
