O
estudo sobre o escoamento de um fluido é uma das mais importantes áreas da
Engenharia Química. A viscosidade é a grandeza que representa e depende de muitas
propriedades macroscópicas e intrínsecas de cada substância fluida.
No
entanto, a viscosidade não pode ser calculada com precisão através de cálculos
teóricos, já que esta é resultado do atrito do fluido com ele mesmo, ou seja,
entre suas moléculas. E ainda há os fluidos que não têm viscosidade constante –
os fluidos newtonianos são aqueles que apresentam a mesma viscosidade não
importando a força neles aplicada, enquanto que os fluidos cuja viscosidade
altera conforme a força, muitas vezes de forma imprevisível, são chamados de fluidos
não newtonianos. Além de tudo isso, deve-se notar que a viscosidade de qualquer
fluido – seja este newtoniano ou não - depende de sua temperatura, geralmente
diminuindo conforme a temperatura aumenta, como ocorre com os óleos
lubrificantes para motores de carro, vidro ou mel.
A
definição matemática formal para viscosidade é dada da seguinte maneira: A
tensão de cisalhamento τyx de uma placa plana é definida como
onde F é a força de
cisalhamento aplicada, A é a área de aplicação da força, µ é a viscosidade do
fluido e Vx é a velocidade no eixo dos x, conforme imagem a seguir:
Assim, a viscosidade
µ é encontrada na equação
Portanto,
para determinar a viscosidade de um fluido, devemos determinar a força de
cisalhamento aplicada sobre o mesmo, a área em que a força é aplicada, e como
sua velocidade varia ao longo do eixo y, ou seja, seu gradiente de velocidades.
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