Defina viscosidade e explique como a temperatura afeta a viscosidade da água.

Passo 1

O enunciado pede para definir o que é viscosidade e mostrar como a temperatura altera a viscosidade da água. Aqui vamos usar conceitos de mecânica dos fluidos (viscosidade dinâmica) e química física (interações moleculares e dependência Arrhenius-like).

Passo 2

Viscosidade é a medida da resistência interna de um fluido ao escoamento. Em outras palavras, é o atrito interno que faz com que camadas adjacentes do fluido deslizem com dificuldade. Para um fluido newtoniano, a relação entre a tensão de cisalhamento \tau e o gradiente de velocidade \frac{du}{dy} é
\tau = \mu\,\frac{du}{dy},
onde \mu é a viscosidade dinâmica (unidade SI: pascal × segundo, P a\cdot s).

Passo 3

A viscosidade depende fortemente da temperatura porque a energia térmica afeta as forças intermoleculares. Experimentalmente observa-se que, à medida que a temperatura T aumenta, a viscosidade \mu da água diminui. Uma forma empírica de modelar essa variação é
\mu(T) = A \exp\!\Bigl(\tfrac{E}{R\,T}\Bigr),
onde A e E são constantes, R é a constante universal dos gases e T a temperatura absoluta. Por exemplo, em temperatura ambiente 20^\circ\text{C}\approx293\text{ K} a água tem \mu\approx1{,}0\times10^{-3} P a\cdot s, enquanto a 60^\circ\text{C} ( \approx333 K) cai para cerca de 0{,}47\times10^{-3} P a\cdot s.

Passo 4

No nível molecular, o aumento de T acelera as moléculas de água, reduzindo o tempo de formação de ligações de hidrogênio e, consequentemente, a coerência do fluido. Com forças intermoleculares mais fracas, fica mais fácil uma camada “escorregar” sobre a outra, diminuindo a viscosidade.

Resposta

Viscosidade é a resistência interna de um fluido ao escoamento, quantificada pela relação \tau = \mu\,\frac{du}{dy}. Na água, aumentar a temperatura reduz a viscosidade porque a energia térmica enfraquece as ligações de hidrogênio entre moléculas, favorecendo o deslizamento das camadas.

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