23- O que é viscosidade? O que causa viscosidade em líquidos e em gases? Gases têm viscosidades dinâmicas mais altas que as apresentadas pelos líquidos?
Passo 1
O enunciado pergunta sobre o conceito de viscosidade, suas origens microscópicas em líquidos e em gases, e se as viscosidades dinâmicas dos gases são maiores que as dos líquidos. O conteúdo é mecânica dos fluidos, especialmente o coeficiente de viscosidade dinâmica
. Para responder, vamos (1) definir viscosidade, (2) explicar a causa em líquidos, (3) explicar a causa em gases e (4) comparar valores típicos de
.
Passo 2
Viscosidade é a medida da resistência interna de um fluido ao escoamento em camadas deslizantes. Em termos macroscópicos, aparece na lei de Newton para fluidos newtonianos:
onde
é a tensão de cisalhamento,
a taxa de deformação (gradiente de velocidade) e
o coeficiente de viscosidade dinâmica.
Passo 3
Em líquidos, a viscosidade surge principalmente das forças coesivas (intermoleculares) fortes. Moléculas vizinhas exercem atração mútua e, ao tentarmos deslizar uma camada sobre a outra, essas ligações temporárias oferecem resistência, dissipando energia em calor.
Passo 4
Em gases, as moléculas estão muito mais afastadas e as forças de atração são fracas. A viscosidade vem do transporte de momento por colisões de moléculas que migram de uma camada para outra. Moléculas vindas de uma região de maior velocidade tendem a transferir momento para camadas mais lentas, criando tensão de cisalhamento.
Passo 5
Comparando valores típicos de viscosidade dinâmica:
Vemos que
dos gases é muito menor que a dos líquidos comuns.
Resposta
Viscosidade é o coeficiente
que quantifica a resistência interna de um fluido ao escoamento. Em líquidos, ela vem das fortes forças coesivas entre moléculas; em gases, do transporte de momento via colisões moleculares. As viscosidades dinâmicas dos gases são tipicamente muito menores que as dos líquidos.