COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE MICHOACÁN
“PLANTEL CUITZEO”
PROFESOR:
Ing. Víctor Manuel Martínez Manríquez.
Equipo:
1
NOMBRE DE LOS INTEGRANTES:
Yolanda Díaz Hernández
Diana Georgina Díaz Díaz
Rubén León Anaya
Daniel Herrera Herrera
ASIGNATURA:
Física II
TRABAJO.
TEMA:
Viscosidad
GRUPO:
404
4º SEMESTRE
14 de Febrero de 2011
INTRODUCCIÓN
En este tema veremos que los fluidos son sustancias cuyas moléculas pueden desplazarse unas sobre otras, ya que existe el espacio suficiente para que esto suceda.
Existen 2 tipos de fluidos: Los fluidos líquidos y los fluidos gaseosos.
En los fluidos líquidos la energía cinética es igual a la energía potencial, mientras que en los fluidos gaseosos la energía cinética de sus moléculas es mayor que su energía potencial. La energía cinética es la energía que tiende a hacer que las partículas se separen y la energía potencial es la responsable de que las partículas se compacten.
Para que la fluidez exista inciden muchas propiedades físicas de los fluidos, una de estas propiedades es la viscosidad, esta se relaciona con la densidad, ya que un líquido entre más denso es, tiene una mayor viscosidad, la temperatura es otro factor que influye en la viscosidad.
La viscosidad se da por el rozamiento de unas partículas con otras cuando un líquido esta fluyendo, la viscosidad se refiere a la resistencia que opone un líquido a fluir.
Mientras más viscoso sea un liquido, más tiempo tardara en fluir y viceversa, por lo tanto cada liquido tiene una rapidez de fluido distinta.
VISCOSIDAD
La viscosidad es la propiedad más importante de los fluidos, y por tanto esta requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de fluidos. Ésta es la resistencia que ejercen los fluidos al ser deformado cuando este se aplica un mínimo de esfuerzo cortante. La viscosidad de un fluido depende de su temperatura. Es por eso que en los líquidos a mayor temperatura la viscosidad disminuye mientras que en los gases sucede todo lo contrario.
Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir.
Si la viscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes lo sería también, lo que significa que éstas no podrían moverse unas respecto de otras o lo harían muy poco, es decir, estaríamos ante un sólido. Si por el contrario la viscosidad fuera cero, estaríamos ante un superfluido que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estén llenos.
El viscosímetro es un instrumento para medir la viscosidad de un fluido.
Tipos de viscosidad.
Viscosidad Dinámica
La tensión de corte de un fluido se desarrolla cuando este se encuentra en movimiento y su magnitud depende de la viscosidad del fluido. Se puede definir a la tensión de corte como la fuerza requerida para deslizar una capa de área unitaria de una sustancia sobre otra capa de la misma sustancia.
El gradiente de velocidad se define como
y es una medida de cambio de velocidad, conocida también como rapidez de corte. Como la tensión de corte es directamente proporcional al gradiente de velocidad, podemos establecer la Ley de Newton para la viscosidad:
“Dada una rapidez de deformación angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad”
Viscosidad cinemática
La viscosidad cinemática se define como el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido y su densidad. Debido a que la viscosidad dinámica y la densidad son propiedades del fluido, la viscosidad cinemática también lo es.
Unidades de la viscosidad dinámica y la viscosidad cinemática
En el sistema internacional (SI), la unidad de viscosidad dinámica es el Pascal segundo (Pa.s) o también Newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo por metro segundo (kg/ms).
En el sistema internacional (SI), la unidad de viscosidad cinemática es el metro cuadrado por segundo (m2/s).
Viscosidad de los Líquidos.
La viscosidad de los líquidos es muy diferente a la viscosidad de los gases; esto es, son mucho más grandes, y estás decrecen rápidamente al aumentar la temperatura. El fenómeno de viscosidad de gases de bajas presiones se debe principalmente a la transferencia de momento por colisiones individuales moviéndose al azar entre capas con diferentes velocidades. Una transferencia de momento similar puede existir en los líquidos, aunque es usualmente eclipsado por la interacción de los campos de fuerza entre las moléculas líquidas empaquetadas.
La viscosidad de los líquidos se pueden dividir arbitrariamente en aquellas basadas en líquidos con comportamiento de gases y aquellos basados en líquidos con comportamiento de sólidos.
Clasificación de los fluidos
Los fluidos que no presentan comportamiento elástico como los sólidos, no sufren una deformación reversa cuando la tensión de corte se quita, y son llamados fluidos puramente viscosos.
Aquellos fluidos que exhiben tanto propiedades viscosas como elásticas son conocidos como fluidos viscoelásticos.
Los fluidos puramente viscosos se pueden clasificar en fluidos no dependientes del tiempo y fluidos dependientes del tiempo. Para los fluidos que no dependen del tiempo la tensión de corte depende sólo del gradiente de velocidad instantáneo.
Para el fluido newtoniano, la viscosidad es independiente del gradiente de velocidad, y puede depender sólo de la temperatura y quizá de la presión. Los gases y líquidos de bajo peso molecular generalmente son fluidos newtonianos.
El fluido no newtoniano es aquel donde la viscosidad varía con el gradiente de velocidad. La viscosidad del fluido no newtoniano depende de la magnitud del gradiente del fluido y de la condición del fluido. Para los fluidos no newtonianos, la viscosidad se conoce generalmente como viscosidad aparente.
Índice de Viscosidad
Todos fluidos presentan un cambio, en algún grado, en su viscosidad al modificar la temperatura a la que se encuentran. Como medida de la variación de la viscosidad de un aceite con la temperatura se definió el llamado índice de viscosidad, obtenido por comparación de dos aceites patrón, uno procedente de Pensilvania, de naturaleza parafínica y otro de la costa del Golfo de México, de naturaleza nafténica.
Cuando un fluido presenta un alto índice de viscosidad muestra un cambio pequeño de viscosidad con respecto a la temperatura. Cuando un fluido presenta un bajo índice de viscosidad el cambio en su viscosidad con respecto a la temperatura es grande.
Variación de la Viscosidad con la Temperatura.
La viscosidad disminuye muy rápidamente a medida que se incrementa la temperatura.
MEDIDAS DE VISCOSIDAD
La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:
Coeficiente de viscosidad dinámico: Designado como η o μ.
En unidades en el SI: [µ] = [Pa·s] = [kg·m-1·s-1] ; otras unidades: 1 Poise = 1 [P] = 10-1 [Pa·s] = [10-1 kg·s-1·m-1]
EXPLICACIÓN DE LA VISCOSIDAD
Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial (por ejemplo: una goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en dirección paralela a la mesa.) En este caso (a), el material sólido opone una resistencia a la fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto más cuanto menor sea su rigidez. Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre otras, el resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las adyacentes, tal como muestra la figura (c).
Deformación de un sólido por la aplicación de una fuerza tangencial.
En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características; así, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un líquido con la palma de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. Igualmente, si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el que hemos depositado pequeños trozos de corcho, observaremos que al revolver en el centro también se mueve la periferia y al revolver en la periferia también dan vueltas los trocitos de corcho del centro; de nuevo, las capas cilíndricas de agua se mueven por efecto de la viscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos de la cuchara.
CONCLUSIÓN
Después de analizar el tema, llegamos al razonamiento de que todo líquido que fluye produce un rozamiento entre sus partículas, lo que da origen a una propiedad física que llamamos “viscosidad”. Esta viscosidad es una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir.
Con este trabajo pudimos:
· Comprender mejor esta característica de los fluidos
· Observar que dentro de ésta intervienen diversos factores como lo son:
· el tiempo,
· la densidad,
· la temperatura,
· entre otros aspectos.
· Pudimos notar que la rapidez que cada líquido tiene para fluir es distinta, ya que entre más viscosos sea el líquido, más tiempo tardará en fluir.
· Conocimos que existe una medida para la viscosidad, que depende de la temperatura, la cual es llamada: coeficiente de viscosidad, o simplemente viscosidad.
· Además conocimos la unidad del Sistema Internacional para medir la viscosidad que es: el Pascal – segundo (Pa-s).
· Otro aspecto que notamos, es que lo líquidos entre más viscosos estén, menos salpicaduras producen.
· Aprendimos que hay diferentes tipos de fluido, de acuerdo a su viscosidad.
· Concluimos con que la viscosidad es una propiedad de los líquidos y de los gases que caracteriza el comportamiento de los fluidos.
