La viscosidad es una propiedad que poseen los fluidos que afecta a cómo estos se comportan en su movimiento. En este artículo te contamos todo lo que necesitas saber sobre esta magnitud tan poco estudiada en los colegios, y que sin embargo es de gran importancia en un gran número de campos.
Índice de Contenidos
Definición del Concepto de Viscosidad en la Física y la Química
Una explicación informal de lo que es la viscosidad sería que corresponde al “espesor” de un líquido. Sin embargo, para entender qué es esta característica de los líquidos se debe conocer su causa a nivel microscópico: las fuerzas entre las moléculas que forman el compuesto.
Un ejemplo que ilustra muy bien cómo entender los diferentes valores de esta propiedad es la comparación entre la miel y el agua, siendo la primera mucho más viscosa.
Fórmula de la Viscosidad Cinemática
Donde v es la viscosidad cinemática, μ es la viscosidad dinámica y ρ es la densidad del fluido.
Tipos de Viscosidad: Viscosidad Cinemática y Dinámica
En realidad, cuando nos referimos a la viscosidad de un compuesto en mecánica de fluidos, nos estamos refiriendo a una característica física conocida como viscosidad cinemática, que relaciona la densidad del líquido con su viscosidad dinámica.
Qué es la Viscosidad Cinemática
Es la que predominantemente se utiliza en los análisis de fluidos, es la facilidad con la que un compuesto fluye. ¿Y de qué depende la viscosidad cinemática a su vez? La respuesta es que de otras dos magnitudes, que son la viscosidad dinámica y la densidad. Estas dos, a su vez, dependen de la temperatura por motivos que explicaremos más adelante.
Qué es la Viscosidad Dinámica o Absoluta
Es una medida de la resistencia de un fluido en movimiento que emerge de las fuerzas intermoleculares del mismo. Debido a que los líquidos se desplazan por capas, esta resistencia se genera en las capas más alejadas de la superficie sobre la que se están moviendo, que son las que más se desplazan, generando una tangente llamada fuerza tangencial.
Como consecuencia de que la viscosidad dinámica es producida por las fuerzas entre las moléculas del fluido estudiado, la temperatura la modifica en gran medida. Esto se debe a que la temperatura es un reflejo macroscópico de la energía de las partículas. Lo mismo sucede con la densidad, debido a que aumenta la distancia entre las partículas del compuesto por su mayor energía interna, reduciendo su densidad.
La conclusión que se extrae de esto es que para tomar medidas de la viscosidad que sean válidas se debe controlar la temperatura de la muestra utilizada. Para ello, se pueden realizar mediciones con termómetros, termopares o sensores térmicos, pero también se puede conseguir una temperatura concreta mediante los baños térmicos.
La Viscosidad de los Gases
Es necesario aclarar que, aunque los gases también son fluidos, en la práctica son considerados como fluidos ideales en la mayoría de experimentos, ya que su viscosidad es muy reducida en comparación con la de cualquier líquido, tomándose como cero por estar muy cerca de este valor.
Una excepción a esta norma se da en los estudios que involucran la aerodinámica de diferentes cuerpos, donde la resistencia que opone el aire es un factor relevante (como en el diseño de aeronaves o el estudio de la fisiología de las aves).
Historia de la Medición de la Viscosidad de los Fluidos
Este concepto surgió a raíz de la Ley de la Viscosidad de Isaac Newton, que distinguía entre los fluidos ideales o newtonianos y los no newtonianos.
Sin embargo, esta descripción establecía que cualquier sustancia con resistencia a fluir era no newtoniana, cosa que sucede siempre aunque esta oposición sea reducida, por lo que ahora se consideran como newtonianos los fluidos con viscosidad baja.
¿Por Qué es Importante Medir la Viscosidad de un Fluido?
Con el tiempo se ha descubierto la relevancia que posee esta magnitud en las propiedades de diferentes compuestos, por lo que cada vez se estudia más en los laboratorios y se da mayor importancia al control de esta en la industria.
Es por eso que entran en juego los viscosímetros, para permitir realizar estudios en profundidad de las características de fluidez de diferentes muestras con el objetivo de predecir cómo se comportarán en diferentes circunstancias.