Físico-Química: Viscosidad

Hernández H. Jésica

Propiedad relacionada, al menos parcialmente, con las fuerzas intermoleculares. Es la resistencia que presentan los líquidos a fluir. Cuando más fuertes son las fuerzas intermoleculares de atracción, mayor es la viscosidad. Cuando un líquido fluye, una parte del líquido se mueve respecto a las regiones vecinas. Las fuerzas de cohesión dentro del líquido crean una fricción interna que reduce la velocidad del flujo. Este efecto es pequeño en líquidos de viscosidad baja, como el alcohol etílico y el agua, que fluyen con facilidad, los líquidos como la miel y los aceites pesados de motor, fluyen mucho más lentamente; se dice que son viscosos. Un método para medir la viscosidad es medir el tiempo en que tarda n caer una bola de acero hasta una cierta profundidad del líquido. Cuanto mayor sea la viscosidad del líquido, más tiempo tarda la bola en caer. Como las fuerzas intermoleculares de atracción pueden compensarse mediante mayores energías cinéticas moleculares, la viscosidad generalmente disminuye cuando la temperatura aumenta.

El flujo viscoso puede ser analizado si tomamos dos piezas planas de vidrio, con una fina capa de fluido entre ellas, y tratamos de deslizar un vidrio sobre el otro. Esto es más fácil de hacer con agua que con melaza, y la facilidad dependerá de la viscosidad. Para cuantificar el efecto, tomemos el plano señalado como área A el que está separado del otro plano por la distancia y (Figura 1). Para que plano superior se mueva con una velocidad constante v debe ser aplicada una fuerza F del mismo modo que cuando queremos arrastrar un ladrillo por un piso rugoso a velocidad constante. La magnitud de la fuerza F resulta ser proporcional al área del plano que se mueve, esto es, si se duplica el área, también se duplicará la fuerza necesaria en la misma dirección del movimiento.

Adicionalmente esta fuerza se incrementa linealmente (proporcional) con la velocidad, y es inversamente proporcional a la distancia y. Por último el valor de la fuerza dependerá de la naturaleza del fluido, este efecto se incluye en el llamado coeficiente de viscosidad que se representa con la letra griega η (eta).

ηvA
y

Matemáticamente podemos establecer la relación entre las variables que intervienen como:

El coeficiente de viscosidad es muy influenciado por la temperatura del fluido, por lo que cada fluido tendrá un coeficiente diferente para cada temperatura.

De la fórmula se desprende que la unidad del coeficiente de viscosidad en el sistema internacional de unidades es Ns/m2= kg/ms.

Donde: