Viscosità: differenze tra le versioni

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[[File:Viscosity.gif|thumb|Confronto tra il comportamento di due sostanze aventi differente viscosità (in alto: sostanza a viscosità minore; in basso: sostanza a viscosità maggiore).]]

Nell'ambito dei [[fenomeni di trasporto]], la '''viscosità''' è il coefficiente di scambio di [[quantità di moto]].<ref group="N">La dicitura "coefficiente di scambio di quantità di moto" fa riferimento all'analogia esistente nell'ambito dei [[fenomeni di trasporto]] tra quest'ultimo e i coefficienti [[coefficiente di scambio termico|di scambio termico]] e [[coefficiente di scambio di materia|di scambio di materia]].</ref> Dal punto di vista microscopico la viscosità è legata all'attrito tra le [[molecole]] del fluido. Quando il fluido è fatto scorrere dentro una tubatura, le particelle che compongono il fluido generalmente si muovono più velocemente sull'asse della tubatura e più lentamente vicino alle sue pareti; per questa ragione uno [[tensione interna|sforzo]], che si traduce in una differenza di [[pressione]], è necessario per contrastare l'[[attrito]] tra gli strati di particelle e mettere in movimento il fluido. Lo sforzo percepito dal fluido è proporzionale alla sua viscosità.

La viscosità viene solitamente indicata con la [[alfabeto greco|lettera greca]] ''[[Mi (lettera)|μ]]'' (mu o mi) o più raramente con la lettera ''[[Eta (lettera)|η]]'' (eta) per richiamare il collegamento con il [[attrito|coefficiente di attrito]] della [[meccanica classica]]. Viene detta spesso "viscosità dinamica" per distinguerla dalla "viscosità cinematica", che è una grandezza legata alla viscosità dinamica ma [[analisi dimensionale|dimensionalmente]] differente. Si definisce inoltre "fluidità" la grandezza [[reciproco|reciproca]] della viscosità.<ref>{{Cita|Silvestroni|p. 201}}.</ref><ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/F02450.html IUPAC Gold Book, "fluidity"]</ref>

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=== Spiegazione microscopica ===

La viscosità di un fluido è determinata dal meccanismo con cui le molecole che lo compongono interagiscono tra di loro. Non vi è un'espressione semplice per la viscosità di un fluido. Le [[formule di Green-Kubo]] sono le più semplici ed esatte relazioni che permettono di determinare i coefficienti di trasporto, tra cui la viscosità, mediante degli integrali della funzione di correlazione temporale.<ref name=EM>{{cita pubblicazione | titolo = Transient-time-correlation functions and the rheology of fluids | rivista = Physical Review A | anno = 1988 | nome = Denis J. | cognome = Evans |nome2=Gary P. |cognome2=Morriss | volume = 38 | pp = 4142–41484142-4148 | doi = 10.1103/PhysRevA.38.4142 | url = https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.38.4142 | bibcode = 1988PhRvA..38.4142E | pmid = 9900865 | lingua = en}}</ref> Sebbene tali soluzioni siano esatte, per il calcolo della viscosità dei fluidi densi è necessario utilizzare tecniche di [[dinamica molecolare]].<ref name=EM/><br />

Vi è da aggiungere che determinare la viscosità dei gas rarefatti risulta un problema relativamente semplice. In tal caso, anche facendo delle semplici ipotesi basate sulla [[teoria cinetica dei gas]], è possibile avere una buona comprensione dell'origine molecolare della viscosità. Una trattazione più sofisticata può essere sviluppata basandosi, con una opportuna divisione spaziale, sulla [[Approssimazione di Chapman-Enskog|teoria di Chapman ed Enskog]] che utilizza l'[[equazione di Boltzmann per il trasporto|equazione di Boltzmann]] per le molecole di gas.

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In questo modo invece di una forza si misura il [[momento meccanico]] applicato e la [[velocità angolare]] del piatto mobile.

La misura della viscosità è ritenuta dagli addetti ai lavori come molto soggettiva, in quanto lo [[strumento di misura]] non riesce ad applicare correttamente la definizione della grandezza (una per tutte: usare un piattello, per esempio di acciaio, introduce uno strato di fluido in prossimità di esso che non si comporta come fluido libero e questo influenza la misura).

Normalmente, infatti, accanto a ogni misura di viscosità, occorre indicare in che condizioni e con quale strumento (inclusi marca e modello) è stata realizzata.

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| url = https://archive.org/details/jstor-108948 | rivista= Philosophical Transactions of the Royal Society of London

| volume = 156

| pp = 249–268249-268

| doi = 10.1098/rstl.1866.0013

| lingua = en

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==== Dimostrazione ====

Consideriamo il caso di molecole di un gas perfetto, tra due piani uno fisso e l'altro a distanza d<math>D</math>, che si muove con velocità costante <math>u</math>. Le particelle di gas di ogni strato hanno una velocità media <math>\overline u_x(y)</math> (molto più bassa della velocità quadratica media <math>v_T</math> dovuta alla agitazione termica), con <math>y</math> variabile da <math>0</math> e <math>dD</math>. La velocità media cresce con la distanza dal piano fisso, per cui particelle che dallo strato

<math>y-dy </math> vanno allo strato <math>y</math> trasportano quantità di moto e determinano una forza resistente nello strato superiore e una trascinante (eguale e contraria nello stato inferiore). Vi sono nel gas <math>n </math> molecole per unità di volume. Il [[cammino libero medio]] (la distanza media che percorrono le molecole) in un gas perfetto è:

: <math>\lambda = \frac {1}{\sqrt{2}\pi d^2 n} </math>

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La scelta della viscosità di un lubrificante va operata tenendo in considerazione sia la temperatura minima di funzionamento del motore (temperatura invernale) sia quella massima (temperatura estiva): è fondamentale scegliere un olio che resti sufficientemente fluido a bassa temperatura per garantire un facile avviamento, ma che allo stesso tempo assicuri un mantenimento soddisfacente della viscosità quando il [[motore]] è sotto sforzo.

Altre caratteristiche fondamentali del lubrificante (come [[resistenza meccanica]], antischiuma o resistenza alla temperatura) sono invece stabilite dalle specifiche internazionali ('''API''', '''ACEA''', '''JASO''').

{| class="wikitable"

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== Solidi ==

[[File:University of Queensland Pitch drop experiment-4.jpg|thumb|Apparato sperimentale per la misurazione della viscosità della pece<ref>{{cita pubblicazione|url=http://www.physics.uq.edu.au/physics_museum/pitchdrop.shtml|titolo=The pitch drop experiment|nome1=R.|cognome1=Edgeworth|nome2=B.&nbsp;J.|cognome2=Dalton|nome3=T.|cognome3=Parnell|rivista=European Journal of Physics |anno=1984|volume=1984|pp=198–200198-200|lingua=en}}</ref>.]]

È comunemente accertato che i [[solido amorfo|solidi amorfi]], come il [[vetro]], hanno viscosità, basandosi sul fatto che tutti i solidi fluiscono impercettibilmente in risposta a uno [[sforzo di taglio]] (in [[lingua inglese|inglese]] ''shear stress''). Il vetro può infatti essere interpretato come un fluido ad altissima viscosità (il vetro non ha un ''punto di fusione'' definito, non possedendo una struttura cristallina - vedi anche [[calore di fusione]]).

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Anche se molti solidi fluiscono, quando sottoposti a sforzi elevati, essi sono caratterizzati dal loro comportamento a basso sforzo. La viscosità può essere un'appropriata caratteristica dei solidi in regime [[plasticità (fisica)|plastico]].

Questo uso del termine viscosità può generare confusione quando usato in relazione a certi materiali solidi, come i [[materiali di Maxwell]], per descrivere la relazione tra sforzo e velocità di variazione della tensione piuttosto che della [[velocità di taglio]].

Queste distinzioni possono essere in gran parte risolte considerando le equazioni costitutive del materiale in questione, che tengono conto del suo comportamento viscoso ed elastico.

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** [[umidità relativa]]

* geometria dell'elemento

** superficie specifica a contatto con l'ambiente esterno.<ref group="N"><math>h_o=2A_c/u</math> dove: <math>h_o=</math> dimensione fittizia; <math>A_c=</math> area della sezione del conglomerato; <math>u</math> = perimetro della sezione di conglomerato a contatto con l'atmosfera</ref>

==== Deformazione viscosa ====

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== Note ==

;Annotazioni

<references />

<references group="N"/>

;Fonti

<references />

== Bibliografia ==

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== Altri progetti ==

{{interprogetto|wikt|preposizione=sulla}}

== Collegamenti esterni ==

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* {{cita web|http://www.physics.uq.edu.au/pitchdrop/pitchdrop.shtml|Dimostrazione dell'alta viscosità della pece nera - Premio IG Nobel 2005|lingua=en}}

{{Meccanica del continuo}}

{{Scienza del vetro}}

{{Controllo di autorità}}

{{Portale|fisica|ingegneria|meccanica}}