Vâscozitatea este un termen științific care descrie rezistența la curgere a unui fluid. Fluidul poate fi un lichid sau un gaz, dar termenul este mai frecvent asociat cu lichide. Ca exemplu simplu, siropul are o vâscozitate mult mai mare decât apa: este necesară mai multă forță pentru a muta o lingură printr-un borcan cu sirop decât într-un borcan cu apă, deoarece siropul este mai rezistent la curgerea în jurul lingurii. Această rezistență se datorează frecării produse de moleculele fluidului și afectează atât măsura în care un fluid se va opune mișcării unui obiect prin el, cât și presiunea necesară pentru a face un fluid să se miște printr-un tub sau conductă. Vâscozitatea este afectată de o serie de factori, inclusiv dimensiunea și forma moleculelor, interacțiunile dintre ele și temperatură.
Măsurare
Vâscozitatea unui lichid poate fi măsurată în mai multe moduri cu ajutorul unor dispozitive numite vâscozimetre. Acestea pot măsura fie timpul necesar unui fluid pentru a se deplasa la o anumită distanță printr-un tub, fie timpul necesar pentru ca un obiect cu o dimensiune și o densitate date să cadă prin lichidul de interes. Unitatea de măsură SI pentru aceasta este pascal-secunda, pascalul fiind unitatea de presiune. Această calitate este deci măsurată în termeni de presiune și timp, astfel încât, la o anumită presiune, unui lichid vâscos va dura mai mult timp pentru a se deplasa pe o anumită distanță decât unuia mai puțin vâscos.
Factori care afectează vâscozitatea
De regulă, fluidele cu molecule mai mari, mai complexe, vor avea vâscozități mai mari. Acest lucru este valabil mai ales pentru moleculele lungi, asemănătoare lanțului, care se găsesc în polimeri și compușii de hidrocarburi mai grei. Aceste molecule tind să se încurce unele cu altele, împiedicându-le mișcarea.
Un alt factor important este modul în care moleculele interacționează între ele. Compușii polari pot forma legături de hidrogen care leagă molecule separate între ele, crescând rezistența generală la curgere și mișcare. Deși apa este o moleculă polară, are o vâscozitate scăzută datorită faptului că moleculele sale sunt mici. Cele mai vâscoase lichide tind să fie cele cu molecule lungi care au polaritate vizibilă, cum ar fi glicerina și propilenglicolul.
Temperatura are un efect major asupra vâscozității – atât de mult încât măsurătorile de această calitate pentru fluide sunt întotdeauna date cu temperaturi. In lichide scade odata cu temperatura, dupa cum se vede daca se incalzeste siropul sau mierea. Acest lucru se datorează faptului că moleculele se mișcă mai mult și, prin urmare, petrec mai puțin timp în contact unele cu altele. În schimb, rezistența la mișcare a gazelor crește odată cu temperatura. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce moleculele se mișcă mai repede, există mai multe ciocniri între ele, ceea ce reduce capacitatea de a curge.
Importanța pentru industrie
Țițeiul este adesea transportat pe distanțe lungi în regiuni cu temperaturi diferite, iar viteza de curgere ca răspuns la presiune variază în consecință. Petrolul care curge prin Alaska este mai vâscos decât petrolul din conductele din Golful Persic, din cauza temperaturilor diferite ale solului și, în consecință, trebuie aplicată mai multă presiune pentru a-l menține în curgere. Pentru a aborda problema forței necesare pentru a livra ulei prin conducte, senzorii din unele conducte măsoară vâscozitatea fluidului și determină dacă trebuie adăugată o presiune mai mare sau mai mică pentru a menține fluxul de ulei constant și constant.
Desigur, uleiul de motor este, de asemenea, supus modificării vâscozității atunci când este încălzit de un motor. Uleiul care devine prea subțire din cauza căldurii motorului nu va funcționa corect. Pentru a rezolva această problemă, polimerii sunt adăugați în ulei pentru a menține ratele de frecare constante la temperaturi mai ridicate.
Relevanța pentru vulcanism
Vâscozitatea magmei, sau a rocii fierbinți, topite sub suprafața Pământului, este un factor important în studiul vulcanilor. Lava care curge tinde să aibă ca rezultat erupții mai frecvente, dar mai puțin violente, deoarece curge cu ușurință din camerele de magmă și din vulcan. De asemenea, permite gazului dizolvat să barbote mai ușor. Magma mai groasă tinde să prindă acest gaz la presiune ridicată și este necesară mai multă forță pentru a ejecta lava din vulcan, permițând o presiune mare să se acumuleze în timp. Când acest tip de vulcan erupe, o face în mod exploziv, adesea cu consecințe catastrofale.