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Un fluido en reposo no puede resistir las fuerzas de cizallamiento, y cuando tal fuerza actúa sobre un fluido en contacto con un límite sólido como se muestra en la figura siguiente,
El fluido fluye sobre el límite de modo que las partículas que entran en contacto con el límite tienen la misma velocidad que el límite, y las capas sucesivas de fluido paralelas al límite se mueven con la velocidad creciente. Las tensiones de cizallamiento se establecen contra el movimiento relativo de estas capas, cuya magnitud depende del gradiente de velocidad de capa a capa. Para fluidos que obedecen la ley de viscosidad de Newton, la dirección del movimiento es la dirección “x”, y vx Como la velocidad del fluido en la dirección “x” a la distancia “y” del límite, la tensión de cizallamiento (τxLa dirección “x” de ) viene dada por la siguiente fórmula:
Tabla de contenido
Coeficiente de viscosidad dinámico:
El coeficiente de viscosidad cinemática (μ) se puede definir como la fuerza de cizallamiento (o esfuerzo cortante τ) por unidad de área requerida para arrastrar una capa de fluido a una velocidad unitaria y lejos de otra capa por una unidad de distancia en el fluido. reordenar ecuaciones,
Viscosidad cinemática:
Viscosidad cinemática (vSe define como la relación entre la viscosidad cinemática y la densidad de masa.
Unidad: sqm / sec (m2 s-1). (Tenga en cuenta, sin embargo, que la viscosidad cinemática a menudo se mide en Stokes (St); 104 St = 1 m2s-1.)
Dimensiones: L2t-1.
Valor típico: 1.14 × 10 para el agua-6 m2 s-1, y para el aire es 1.46 × 10-5 m2 s-1.
Mecanismo de viscosidad:
La viscosidad de un fluido es causada principalmente por dos factores:
1. Cohesión intermolecular:
Debido a la fuerte fuerza cohesiva entre las moléculas, surge el efecto de la viscosidad, ya que cualquier capa en el fluido en movimiento intenta moverse a la misma velocidad, arrastrando las capas vecinas. Dado que la fuerza cohesiva disminuye con la temperatura, la viscosidad del líquido también disminuye.
2. Intercambio de momento molecular:
A medida que el movimiento molecular aleatorio de las partículas de fluido aumenta con el aumento de la temperatura, la viscosidad aumenta en consecuencia. Así, salvo en casos muy concretos (por ejemplo, altos niveles de presión), la viscosidad tanto de líquidos como de gases deja de ser función de la temperatura.
Cambio en la viscosidad:
La viscosidad de un fluido cambia con la temperatura y la presión. El efecto depende del estado del fluido (gas o líquido)
1. Cambio en la viscosidad del líquido:
Las temperaturas más altas significan un movimiento aleatorio más intenso, debilitando así la atracción intermolecular efectiva. La viscosidad de un líquido se rige por la atracción intermolecular (es decir, la fuerza cohesiva). Por lo tanto, la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura. Para muchos líquidos, la dependencia de la viscosidad de la temperatura puede estar bastante bien representada por la fórmula de Arrhenius.
μ = AeB/T
donde “T” es la temperatura absoluta y A y B son constantes.
2. Cambio en la viscosidad del gas:
Principalmente debido a la baja densidad molecular, la atracción intermolecular no es dominante en los gases, y la viscosidad se debe principalmente a la transferencia e intercambio de momento molecular. Por lo tanto, la viscosidad del gas generalmente aumenta con el aumento de la temperatura.