¿De qué depende la viscosidad del fluido?

Answer 1

Los siguientes factores afectan la viscosidad:

1. Temperatura –

Los líquidos y gases reaccionan de manera opuesta a los cambios de temperatura. En líquidos, cuando la temperatura aumenta (energía añadida) las partículas se mueven más rápido y comienzan a separarse unas de otras. Debido a que las partículas se mueven más, pueden fluir más y, por lo tanto, su viscosidad es menor. En los gases, las partículas están muy separadas. Entonces, cuando se agrega energía, las partículas se mueven más rápido y chocan entre sí con más frecuencia causando un aumento de la viscosidad.

2. Concentración –

La concentración es la cantidad de sustancia que se disuelve en un volumen específico. Un aumento en la concentración generalmente dará como resultado un aumento en la viscosidad.

3. Fuerzas atractivas

Las partículas de la misma sustancia tienen una fuerza de atracción sobre otra. Algunas sustancias tienen una atracción más fuerte entre las partículas, mientras que las partículas de algunas otras sustancias tienen una atracción más débil. Más fuertes son las fuerzas de atracción, mayor es la viscosidad.

4. Tamaño de partícula –

El tamaño de las partículas de una sustancia afectará en gran medida su viscosidad. Las partículas pequeñas pueden pasar fácilmente entre sí y, por lo tanto, pueden fluir más rápido, lo que significa que tienen una viscosidad menor. Esto a su vez implica que las partículas más grandes tienen mayor viscosidad.

Answer 2

La viscosidad puede ser de dos tipos: laminar y turbulenta.

La viscosidad laminar depende de la propiedad del fluido. La viscosidad turbulenta depende de la propiedad del flujo.

La viscosidad laminar se basa en la estructura molecular del fluido. Cuanto más estrictas son las fuerzas moleculares, más fuerte es la viscosidad. La temperatura puede reducir parcialmente la viscosidad molecular, ya que induce energía cinética a las moléculas que pueden contrarrestar la atracción molecular entre ellas.
La presión da como resultado un aumento de la viscosidad. Más fuerte la presión, mayor la viscosidad molecular.

La viscosidad turbulenta (conocida como difusividad) es algo completamente diferente. Depende de la extensión de la cizalladura entre las capas de fluido. Si la cizalladura es lo suficientemente alta como para que las fuerzas de inercia sean mucho más fuertes que las fuerzas viscosas (alto número de Reynolds), surgen inestabilidades en el flujo laminar, que se descompone en vórtices o remolinos de escala fina. Estos remolinos extraen energía de la velocidad del flujo medio (llamada energía cinética eddy), y la convierten en cascada en remolinos de menor escala. Esto da como resultado una reducción o arrastre al flujo medio, que se caracteriza por un coeficiente de mezcla llamado viscosidad turbulenta de Foucault.

La turbulencia difiere ampliamente dependiendo de la escala del flujo. Si habla de flujos a pequeña escala, como agua corriente, turbinas, etc., el flujo es principalmente anisotrópico (lo que significa que los flujos turbulentos y las velocidades de mezcla son equivalentes en todas las direcciones). Pero si su escala de flujo es lo suficientemente grande, como cientos de kilómetros (lo que observamos son los océanos), entonces la gravedad entra en escena. La turbulencia puede ser fuertemente anisotrópica, y principalmente bidimensional.

Answer 3

Para el fluido de Newton, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la tasa de deformación cortante. La constante de proporcionalidad (esfuerzo cortante / tasa de deformación cortante) es la viscosidad dinámica del fluido newtoniano y es una propiedad inherente del mismo. Permanece constante para un fluido newtoniano a una temperatura dada. La tasa de deformación por corte también se denomina gradiente de velocidad.

Pero para el fluido no newtoniano, el esfuerzo cortante es proporcional al gradiente de velocidad elevado a cierta potencia. La relación (esfuerzo cortante / gradiente de velocidad) se denomina viscosidad aparente para tales fluidos y no es constante. Depende del perfil de velocidad y la geometría del conducto / tubería asociada con el flujo.

La viscosidad también tiene una fuerte dependencia de la temperatura. En líquidos, la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura debido a las fuerzas menos cohesivas entre las moléculas líquidas a alta temperatura. Mientras está en gases, aumenta con la temperatura debido a la mayor transferencia de impulso a alta temperatura.

Answer 4

Temperatura

La viscosidad de un fluido depende en gran medida de su temperatura. Junto con la velocidad de corte, la temperatura realmente es la influencia dominante. Cuanto mayor es la temperatura, menor es la viscosidad de una sustancia. En consecuencia, la disminución de la temperatura provoca un aumento de la viscosidad. La relación entre temperatura y viscosidad es inversamente proporcional para todas las sustancias. Un cambio de temperatura siempre afecta la viscosidad: depende de la sustancia cuánto influye un cambio de temperatura. Para algunos fluidos, una disminución de 1 ° C ya causa un aumento del 10% en la viscosidad.

Presión

En la mayoría de los casos, la viscosidad de un fluido aumenta al aumentar la presión. En comparación con la influencia de la temperatura, la presión aplicada influye muy poco en los líquidos. La razón es que los líquidos (que no sean gases) son casi no compresibles a presiones bajas o medias. Para la mayoría de los líquidos, un cambio considerable en la presión de 0.1 a 30 MPa causa aproximadamente el mismo cambio en la viscosidad que un cambio de temperatura de aproximadamente 1 K (1 ° C).

Incluso para la enorme diferencia de presión de 0.1 a 200 MPa, el aumento de la viscosidad para la mayoría de los líquidos de bajo peso molecular equivale a un factor de 3 a 7 solamente. Sin embargo, para los aceites minerales con alta viscosidad, este factor puede ser de hasta 20000. Para los aceites sintéticos, este cambio de presión puede incluso resultar en un aumento de la viscosidad en un factor de hasta 8 millones. Por ejemplo, los lubricantes en ruedas dentadas o engranajes pueden someterse a presiones de 1 GPa y superiores. Para una mejor comprensión, consulte la ecuación de conversión para unidades de presión: 1 bar = 0.1 MPa = 10

5 5

Pa = 10

5 5

Nuevo Méjico

2

Para la mayoría de los líquidos, la viscosidad aumenta al aumentar la presión porque la cantidad de volumen libre en la estructura interna disminuye debido a la compresión. En consecuencia, las moléculas pueden moverse con menos libertad y las fuerzas de fricción internas aumentan. El resultado es una mayor resistencia al flujo.

El comportamiento del flujo del agua bajo presión

La anomalía de que el agua tiene su densidad máxima a + 4 ° C es ampliamente conocida. Tal anomalía también se puede observar para el comportamiento del flujo de agua bajo presión. Para temperaturas> + 32 ° C, el agua se comporta como otros líquidos. Su viscosidad aumenta con el aumento de la presión. Por debajo de + 32 ° C y bajo presiones de hasta 20 MPa, la viscosidad del agua disminuye al aumentar la presión. La razón es que se destruye la estructura de la red tridimensional de puentes de hidrógeno. Esta red es bastante más fuerte que las estructuras de otros líquidos de bajo peso molecular.

Answer 5

1. La estructura interna – molecular – de la sustancia.
2. Las fuerzas externas o externas que actúan sobre la sustancia que la deforman o la hacen fluir.
3. La temperatura y la presión cuando la sustancia está estresada por fuerzas externas.