Viscosidade

[miniatura|300px|Certos [fluídos como, por exemplo, o mel, mostran unha viscosidade maior que a auga.]]
miniatura|130px|Viscosímetro de Ostwald.
A **viscosidade** dun fluído é unha medida da súa resistencia ás deformacións graduais producidas por tensións cortantes ou tensións de tracción, é dicir, a resistencia que ofrece un fluído ao movemento uniforme da súa masa, debida ao rozamento das moléculas que o compoñen.

A viscosidade correspóndese co concepto informal de "espesor". Por exemplo, o mel ten unha viscosidade moito maior que a auga.

A viscosidade é unha propiedade física característica de todos os fluídos, a cal emerxe das colisións entre as partículas do fluído que se moven a diferentes velocidades, provocando unha resistencia ao seu movemento. Cando un fluído se move forzado por un tubo, as partículas que compoñen o fluído móvense máis rápido cerca do eixe lonxitudinal do tubo, e máis lentas cerca das paredes. Polo tanto, é necesario que exista unha tensión cortante (como unha diferenza de presión) para superar a resistencia de fricción entre as capas do líquido, e que o fluído siga movéndose polo tubo. Para un mesmo perfil radial de velocidades, a tensión requirida é proporcional á viscosidade do fluído.

Un fluído que non teña viscosidade chámase *fluído ideal*. A viscosidade nula soamente aparece en superfluídos a temperaturas moi baixas. O resto dos fluídos coñecidos presentan algo de viscosidade. Porén, o modelo de viscosidade nula é unha aproximación bastante boa para certas aplicacións.

A viscosidade dalgúns fluídos mídese experimentalmente con viscosímetros e reómetros. A parte da física que estuda as propiedades viscosas dos fluídos é a reoloxía.

## Definición 
A viscosidade maniféstase en líquidos e gases en movemento. Definiuse a viscosidade como a relación existente entre o esforzo cortante e o gradiente de velocidade. Esta viscosidade recibe o nome de **viscosidade absoluta** ou **viscosidade dinámica**. Xeralmente represéntase pola letra grega *μ*.

Coñécese tamén outra viscosidade, denominada **viscosidade cinemática**, que se representa pola letra grega *ν*. Para calcular a viscosidade cinemática basta con dividir a viscosidade dinámica pola densidade do fluído:
{{ecuación|
 \nu = \frac{\mu}{\rho}
||left}}

## Explicación da viscosidade 
Imaxinemos un bloque sólido (non fluído) sometido a unha forza tanxencial (por exemplo: unha goma de borrar sobre a que se sitúa a palma da man que empuxa en dirección paralela á mesa). Neste caso, o material sólido (a) opon unha resistencia á forza aplicada, pero se deforma (b), tanto máis, canto menor sexa a súa rixidez.
 
Se imaxinamos que a goma de borrar está formada por delgadas capas unhas sobre outras, o resultado da deformación é o desprazamento relativo dunhas capas respecto das adxacentes, tal como mostra a figura (c).

centro|Deformación dun sólido pola aplicación dunha forza tanxencial.
miniatura|Exemplo da viscosidade do leite e a auga. Líquidos con altas viscosidades no forman salpicaduras.

Nos líquidos, o pequeno rozamento existente entre capas adxacentes denomínase viscosidade. É a súa pequena magnitude a que lle confire ao fluído as súas peculiares características; así, por exemplo, se arrastramos a superficie dun líquido coa palma da man como facíamos coa goma de borrar, as *capas* inferiores non se moverán ou faráno moito máis lentamente que a superficie, xa que son arrastradas por efecto da pequena resistencia tanxencial, mentres que as capas superiores **flúen** con facilidade. Igualmente, se revolvemos cunha culler un recipiente grande con auga no que depositamos pequenos anacos de cortiza, observaremos que ao revolver no centro tamén se move a periferia, e ao revolver na periferia tamén dan voltas os anaquiños de cortiza do centro; de novo, as *capas* cilíndricas de auga móvense por efecto da viscosidade, diminuíndo a súa velocidade a medida que nos afastamos da culler.

Cómpre sinalar que a viscosidade só se manifieta en fluídos en movemento, xa que cando o fluído está en repouso adopta unha forma tal na que non actúan as forzas tanxenciais que non pode resistir. É por iso polo que enchendo un recipiente cun líquido, a superficie do mesmo permanece plana, é dicir, perpendicular á única forza que actúa nese momento, a gravidade, sen existir por tanto compoñente tanxencial ningunha.

Se a viscosidade fora moi grande, o rozamento entre capas adxacentes seríao tamén, o que significa que estas non poderían moverse unhas respecto das outras ou faríano moi pouco, é dicir, estariamos ante un sólido. Se polo contrario a viscosidade fora cero, estariamos ante un superfluído que presenta propiedades notábeis como escapar dos recipientes aínda que no estean cheos (véxase Helio-II).

A viscosidade é característica de todos os fluídos, tanto líquidos como gases, se ben, neste último caso o seu efecto adoita ser desprezable, están máis preto de ser fluídos ideais.

## Expresións cuantitativas 
Existen diversos modelos de viscosidade aplicábeis a substancias que presentan comportamentos viscosos de diferente tipo. O modelo ou tipo de fluído viscoso máis sinxelo de caracterizar é o fluído newtoniano, que é un modelo lineal (entre o gradiente de velocidades e as tensións tanxenciais) pero tamén existen modelos non lineais con adelgazamento ou espesamento por cortante como os plásticos de Bingham.

### Fluído newtoniano 
320px|dereita|miniatura|Esquema que permite entender a resistencia ao avance dunha placa horizontal sobre a superficie dun fluído newtoniano.

Nun fluído newtoniano a forza de resistencia experimentada por unha placa que se move, a velocidade constante u_0 poa superficie dun fluído vén dada por:
{{ecuación|
F_R = \mu A \frac{u_0}{h}
||left}}
onde:
:F_R\,, forza cortante (paralela á velocidade).
:A\,, área da superficie do sólido en contacto co fluído.
:\mu\,, coeficiente de viscosidad edinámica.
:h\,, altura do nivel de fluído ou distancia entre a placa horizontal e o fondo do recipiente que contén o fluído.
Esta expresión pódese reescribir en termos de tensións tanxenciais sobre a placa como:
{{ecuación|
\tau_{xy} = \mu \frac{\partial u}{\partial y}
||left}}
onde u é a velocidade do fluído.

## Unidades 
### Viscosidade dinámica, *μ* 
Relaciona o esforzo ou tensión local nun fluído en movemento coa velocidade de deformación das partículas fluídas. A viscosidade dun fluído é a resistencia á que as distintas láminas esvaren entre si.

A viscosidade dinámica, designada como *μ*, mídese, en unidades do Sistema Internacional de Unidades, en pascal-segundo (Pa·s), ou N·s·m−2, ou kg·m−1·s−1.

No Sistema Ceguesimal utilízase o poise (P).
:1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa·s] = [10-1 kg·s-1·m-1]

A continuación móstranse valores de viscosidade dinámica para algúns fluídos:

:

### Viscosidade cinemática, *ν* 
A viscosidade cinemática, designada como *ν*, mídese, en unidades do Sistema Internacional, en metros cadrados por segundo (m2·s−1).

No Sistema Ceguesimal utilízase o stokes (St).

## Notas 
## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* Hatschek, Emil (1928). *The Viscosity of Liquids*. New York: Van Nostrand.
* 

### Outros artigos 
* Efecto Coandă
* Unidades de viscosidade
* Viscoelasticidade

### Ligazóns externas 
* Táboa de conversión entre sistemas de viscosidade. .
* A táboa SAE J306 de clasificación de aceites de transmisións e diferenciais. .
* A táboa SAE J300 de clasificación de aceites de motores. .