Viscosità dei fluidi: dinamica e cinematica
La viscosità è la proprietà di un fluido di opporsi al movimento quando attraversa un condotto. Oltre all’azione frenante esercitata dalle pareti del condotto, sul fluido agisce una forza frenante tra le molecole stesse, rallentandone il movimento. Per comprendere questo fenomeno, è importante considerare che il movimento della massa all’interno del condotto è il risultato dello spostamento di strati lamellari di sostanza, con velocità massima per lo strato centrale che diminuisce gradualmente verso quelli esterni e diventa praticamente nulla per lo strato aderente alle pareti del condotto.
La resistenza allo scorrimento misura l’attrito interno del liquido e si oppone allo spostamento delle molecole. La viscosità dinamica è definita come il rapporto tra la forza applicata, l’area della lamina del liquido e la velocità, e il suo coefficiente di proporzionalità prende il nome di viscosità dinamica. Si esprime in pascal-secondi (Pa·s) nel Sistema Internazionale (SI) e viene comunemente misurata in poise (P), dieci volte minore rispetto all’unità di misura espressa nel SI.
Inoltre, oltre alla viscosità dinamica, è definita anche la viscosità cinematica, che tiene conto della densità del liquido. Questo parametro si rivela utile per confrontare la viscosità di un liquido in esame con quella di un liquido campione, come l’acqua. La variazione della viscosità con la temperatura è un aspetto di rilevanza, poiché la viscosità di un liquido diminuisce con l’aumentare della temperatura in modo non lineare, mentre quella di un gas aumenta con l’aumentare della temperatura.
La rappresentazione grafica della variazione della viscosità con la temperatura può essere espressa da un numero noto come l’indice di viscosità, che esprime detta variazione riferendola a due serie di oli costituite ciascuna da 121 tipi.
Nel complesso, la comprensione dei concetti di viscosità dinamica e cinematica è cruciale per comprendere il comportamento dei fluidi in diversi contesti e condizioni, come nella progettazione di processi industriali, nel settore automobilistico, e in molte altre applicazioni pratiche.