Ley De Newton De La Viscosidad

INDICE

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………..3

LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD………………………………………..4

FLUIDOS NEWTONIANO Y NO NEWTONIANO………………………………5

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD……………………...7

EFECTO DE LA PRESIÓN EN LA VISCOSIDAD………………………………8

TEORIA DE LA VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS Y GASES………………..9

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………..13

INTRODUCCÍON

La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de regiones con alta velocidad global chocan con las moléculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa, estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido a otra.

La viscosidad es la propiedad más importante de los fluidos, y por tanto esta requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de fluidos. Esta es la resistencia que ejercen los fluidos al ser deformado cuando este se aplica un mínimo de esfuerzo cortante.

Los fluidos presentan diferentes propiedades que los distinguen, como la viscosidad, densidad, peso específico, volumen específico, presión, etc. Al analizar las distintas propiedades que poseen los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideración para el estudio de estos materiales; su naturaleza y características, así como las dimensiones y factores de conversión.

Los primeros que estudiaron la viscosidad fueron un ingeniero y un médico (Hagen y Poiseullie) correspondiéndoles el mérito de deducir empíricamente sus leyes, las que más larde fueron confirmadas teóricamente por Stokes.

En la siguiente asignación se explicará mejor el efecto de la viscosidad en los fluidos tanto líquidos como gaseosos los factores que los afectan como la presión y la temperatura y las leyes que fueron expresadas en función a la viscosidad como la de newton.

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LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD

La Ley de Newton de la viscosidad establece que la rapidez del esfuerzo de corte por unidad de área es directamente proporcional al gradiente negativo de la velocidad local:

Para un flujo bien ordenado (laminar) en el que las partículas de fluido se mueven en línea rectas y paralelas (flujo paralelo), la ley establece que para ciertos fluidos conocidos como “fluidos newtonianos”, el esfuerzo cortante sobre una interfaz tangente a la dirección de flujo es proporcional a la tasa de cambio de velocidad con respecto a la distancia, donde la diferenciación se toma en una dirección normal a la interfaz.

Matemáticamente se establece como:

Detalle de la reacción:

- Forma cualitativa:

- Forma cuantitativa:

La mayor parte de los líquidos y los gases son newtonianos y por lo tanto se comportan de acuerdo con la ley de viscosidad de Newton. Existe también una ley de viscosidad muy general, la ley de la viscosidad de Stokes. Coeficiente de viscosidad, tiene dimensiones (ML-1T-1), siendo su unidad en el SI (kg/m.seg) sin ningún nombre en particular.

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FLUIDOS NEWTONIANO Y NO NEWTONIANO

Se denominan Fluidos a las sustancias en general, aquellas que se deforman cuando se le aplica una presión o tensión en su superficie, las que conocemos como agua o gasolina que adoptan la forma del recipiente que los contiene, pero no todos los fluidos se comportan de la misma manera a las fuerzas externas que reciben, esto se debe a la viscosidad que presentan.

FLUIDOS NEWTONIANOS: Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal y pasa por el origen, es decir, el punto [0,0]. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles que son ejemplos de fluido no newtoniano.

Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

Donde:

Es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades de tensión o presión ([Pa]).

Es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa•s] o [kp•s/cm2].

Es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1].

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FLUIDOS NO NEWTONIANOS: Se denominan Fluidos a las sustancias en general, aquellas que se deforman cuando se le aplica una presión o tensión en su superficie, las que conocemos como agua o gasolina que adoptan la forma del recipiente que los contiene, pero no todos los fluidos se comportan de la misma manera a las fuerzas externas que reciben, esto se debe a la viscosidad que presentan.

Un fluido newtoniano es una sustancia homogénea que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una solicitación o tensión, independientemente de la magnitud de ésta. En otras palabras, es una sustancia que debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene.

Un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.

Este tipo de fluidos se comportan como fluidos newtonianos cuando la tensión o fuerza aplicada es pequeña. Sin embargo sobre ellos se le aplica una tensión intensa en un corto espacio de tiempo, el material se estresa, aumentando su viscosidad proporcionalmente a dicha solicitud.

Otro tipo de fluidos no newtonianos son: algunos tipos de barros como los de arcilla, algunas variedades de mieles, algunos metales (en su estado fundido), algunos plásticos como la plastilina, el cemento o yeso con agua, etc.

COMPORTAMIENTO VISCOSO NEWTONIANO Y NO NEWTONIANO

Es un comportamiento típico de los fluidos. Cuyas características a tener en cuenta son:

Cuando un fluido se desplaza y entra en contacto con un contorno salida, las partículas que pegan al contorno adquieren la misma velocidad que el. Este fenómeno se llama adherencia o pegajosidad.

La materia fluida considerada macroscópicamente como un medio continuo puede soportar fuerzas de atracción, porque dichas fuerzas romperían la continuidad del medio.

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Cualquier fuerza cortante que actúe sobre un fluido, actúa deformándolo uniformemente y cuando deja de actuar no se experimenta ninguna recuperación de la configuración anterior.

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD

La viscosidad no depende en gran medida de la presión, sin embargo se puede observar que la viscosidad de un líquido disminuye con un aumento en la temperatura, mientras que en un gas ocurre lo contrario. En un líquido, las moléculas tienen una movilidad limitada con fuerzas cohesivas grandes presentes entre moléculas. Un aumento en la temperatura disminuye la cohesión entre las moléculas y existe un decrecimiento en la pegajosidad del fluido, es decir, desciende la viscosidad. En un gas, las moléculas tienen una gran movilidad y generalmente están apartadas, existe poca cohesión entre ellas, a medida que aumenta la temperatura se producirá una mayor pegajosidad y con ello mayor viscosidad.

La variación de la viscosidad de los gases con la temperatura puede aproximarse por alguna de las siguientes dos leyes conocidas:

Ley e Sudherland.

Ley de potencia.

a) Gases

Todas las moléculas de un gas están en un continuo movimiento aleatorio. Cuando hay un movimiento en bloque debido a un flujo, dicho movimiento se superpone a los movimientos aleatorios y luego se distribuye por todos

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