Viscozitate

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Viscozitatea este proprietatea unui fluid de a opune mişcării relative a particulelor constituente^[1]. Viscozitatea este percepută ca o rezistenţă la curgere. În acest sens, apa, cu viscozitate mică, este fluidă, în timp ce uleiul, cu viscozitate mare, este vâscos. Toate fluidele reale sunt vâscoase, cu excepţia celor superfluide. Un fluid nevâscos este considerat fluid ideal.

Cuvântul viscozitate face parte din familia cuvântului vâscos şi în limba română este admisă şi pronunţia ca atare. Conform normelor ortografice actuale, termenul ar trebui ortografiat vâscozitate. Această formă este în conflict cu radicalul visc- din care derivă familia de cuvinte ^[2], şi se abate de la termenul internaţional. Ca urmare, în textele scrise se recomandă folosirea formei viscozitate, prezentă în toate dicţionarele şi în toate lucrările tehnice.

Cuprins 1 Definire - legea lui Newton 2 Măsurarea viscozităţii 3 Unităţi de măsură 3.1 Viscozitatea dinamică 3.2 Viscozitatea cinematică 4 Bibliografie

[modifică] Definire - legea lui Newton

Isaac Newton a postulat că pentru o curgere uniformă între două plăci plane paralele în mişcare (curgere Couette), tensiunea tangenţială τ între două straturi de fluid este proporţională cu gradientul vitezei ∂u/∂y în direcţia perpendiculară pe straturi.^[3]

.

Coeficientul η este o proprietate fizică a fluidului, numită viscozitate dinamică.

Raportul dintre viscozitatea dinamică şi densitatea ρ a fluidului:

se numeşte viscozitate cinematică.

Viscozitatea dinamică variază de obicei puţin cu presiunea, dar destul de mult cu temperatura. De aceea este necesară şi menţionarea temperaturii pentru care este dată viscozitatea. În cazul în care densitatea fluidului depinde şi ea de presiune şi temperatură, viscozitatea cinematică variază mult cu aceşti parametri, care trebuie precizaţi.

Fluidele pentru care ipoteza lui Newton este valabilă (de exemplu apa, gazele) se numesc fluide newtoniene. Ipoteza simplă a lui Newton nu este valabilă pentru toate fluidele. Fluidele pentru care ipoteza lui Newton nu este valabilă se numesc fluide nenewtoniene. Cu studiul comportării fluidelor din punct de vedere al viscozităţii se ocupă reologia.

[modifică] Măsurarea viscozităţii

Viscozitatea se poate măsura cu diferite tipuri de viscozimetre. Cum s-a spus, controlul temperaturii în timpul măsurătorilor este esenţial.

Tipuri de viscozimetre:

• Viscozimetre rotative. Acestea determină viscozitatea dinamică. Ele pot determina viscozitatea unui fluid fără a avea nevoie de un fluid de comparaţie. Sunt folosite ca etaloane.
• Viscozimetre cu element vibrator. Acestea determină tot viscozitatea dinamică, dar au nevoie de o etalonare cu un fluid de comparaţie.
• Viscozimetre cu capilară. Acestea determină viscozitatea cinematică, prin compararea cu un fluid etalon. Sunt foarte precise, se folosesc în laboratoare,
• Viscozimetru Engler. Acesta determină viscozitatea cinematică, prin compararea cu un fluid etalon, la curgerea printr-un orificiu. Principiul este asemănător viscozimetrelor cu capilară, iar valorile măsurate se exprimă în grade Engler (ºE).
• Viscozimetre cu bilă. Acestea determină tot viscozitatea cinematică, însă necesită etalonare. Se folosesc în tehnică.

Pentru fluide nenewtoniene, aparatele se numesc reometre.

[modifică] Unităţi de măsură

[modifică] Viscozitatea dinamică

În Sistemul Internaţional unitatea de măsură a viscozităţii dinamice este Pascal-secunda (Pa s), care este egală cu 1 kg m⁻¹ s⁻¹. Dacă între două plăci situate la distanţa d se pune un fluid cu viscozitatea de 1 Pa s iar placa este deplasată lateral sub o tensiune de 1 Pa, ea se va deplasa în timp de o secundă pe distanţa d. Pentru unitatea Pa s s-a propus denumirea de Poiseuille (a nu se confunda cu poise), însă încă nu este acceptată.

În sistemul CGS unitatea de măsură a viscozităţii dinamice este poise, numită după Jean Louis Marie Poiseuille.

1 P = 1 g cm⁻¹ s⁻¹

Curent se foloseşte subdiviziunea centipoise (cP), deoarece la 20 °C apa are viscozitatea de 1,0020 cP, o coincidenţă convenabilă.

Relaţia dintre poise şi Pa s este:

10 P = 1 kg m⁻¹ s⁻¹ = 1 Pa s

1 cP = 0,001 Pa s = 1 mPa s

[modifică] Viscozitatea cinematică

În Sistemul Internaţional unitatea de măsură a viscozităţii cinematice este m² s⁻¹.

În sistemul CGS unitatea de măsură a viscozităţii dinamice este stokes (St), numită după George Gabriel Stokes. Uneori se foloseşte subdiviziunea centistokes (cSt).

1 stokes = 100 centistokes = 1 cm² s⁻¹ = 0,0001 m² s⁻¹.

1 centistokes = 1 mm²/s

Viscozitatea cinematică exprimată în grade Engler se poate converti în unităţi SI cu relaţia:^[1]

[m² s⁻¹]

[modifică] Bibliografie

1. ^ ^{a b} Bazil Popa ş.a. Manualul inginerului termotehnician, vol I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1984
2. ^ Academia Română, Institutul de Lingvistică „Iorgu Iordan” Dicţionarul explicativ al limbii române (DEX), Editura Univers Enciclopedic, 1998
3. ^ * Răduleţ, R. şi colab. Lexiconul Tehnic Român, Editura Tehnică, Bucureşti, 1957-1966.