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 \mu. Para responder, vamos (1) definir viscosidade, (2) explicar a causa em líquidos, (3) explicar a causa em gases e (4) comparar valores típicos de \mu.

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:
\tau = \mu\,\frac{du}{dy}
onde \tau é a tensão de cisalhamento, du/dy a taxa de deformação (gradiente de velocidade) e \mu 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:
\begin{aligned} \mu_{\text{ar}}&\approx1{,}8\times10^{-5}\\ \text{Pa·s},\\\ \mu_{\text{água}}&\approx1{,}0\times10^{-3}\\ \text{Pa·s},\\\ \mu_{\text{óleo}}&\sim10^{-1}\text{ a }10^{1}\\ \text{Pa·s}. \end{aligned}áó
Vemos que \mu dos gases é muito menor que a dos líquidos comuns.

Resposta

Viscosidade é o coeficiente \mu 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.

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