La viscosità dinamica di un fluido è definita come lo sforzo di taglio applicato diviso per il gradiente di velocità ottenuto quando viene applicata una forza di taglio a un fluido. La viscosità varia notevolmente tra i fluidi. È importante nel comportamento del flusso dei liquidi.
Il termine usato per descrivere la resistenza al flusso di un fluido è viscosità. Lo sciroppo è più viscoso dell’acqua; melassa più viscosa dello sciroppo. La viscosità è il risultato della facilità con cui le molecole scivolano l’una sull’altra ed è una funzione della chimica, della forma e della temperatura delle molecole. Anche i gas hanno viscosità variabili. Alla stessa temperatura, l’ossigeno è due volte più viscoso dell’idrogeno o dell’ammoniaca, mentre la viscosità dell’azoto si trova nel mezzo.
La classica misurazione della viscosità deriva da un test costituito da due piastre lisce separate da un sottile film di fluido. La piastra inferiore è fissa. Lo sperimentatore, usando una forza nota, tenta di far scorrere la piastra superiore oltre la piastra inferiore. All’interno del film di liquido, le molecole vicino alla piastra inferiore hanno velocità zero. Le molecole di fluido vicino alla piastra superiore hanno la stessa velocità della piastra superiore.
Mentre il fluido può essere un gas o un liquido, è più facile pensare ai liquidi in questo test. Se la sostanza che separa le piastre è acqua, la piastra superiore scivolerà lateralmente molto facilmente. Con la melassa come liquido, la piastra superiore si muoverà lentamente con la stessa forza applicata.
Una forza di taglio è nella direzione della forza, al contrario delle forze di trazione o di compressione, che in questo caso sarebbero le forze necessarie per allontanare o avvicinare le piastre. Lo sforzo di taglio è la forza di taglio divisa per un’area unitaria ed è espressa come newton per metro quadrato (N/m2) o pascal (Pa). I calcoli della viscosità vengono generalmente eseguiti in unità metriche.
Il gradiente di velocità è la differenza nella velocità di flusso del liquido vicino alla piastra inferiore, che è zero, rispetto al liquido vicino alla piastra superiore, che è uguale alla velocità della piastra superiore. La viscosità dinamica è quindi lo sforzo di taglio diviso per la velocità di taglio e viene misurata in pascal-secondi (Pa-s). In pratica, la viscosità si misura in centipoise (cPo). Un centipoise equivale a un secondo millipascal.
Un’altra misura della viscosità è la viscosità cinematica. La viscosità cinematica è la viscosità dinamica divisa per la densità del fluido. La viscosità cinematica è più facile da misurare rispetto alla viscosità dinamica, quindi viene spesso utilizzata per determinare la viscosità dinamica.
Un fluido newtoniano mantiene una viscosità dinamica costante indipendente dalla velocità di taglio. Il ketchup è un fluido non newtoniano. Ha un’elevata viscosità dinamica quando la portata è bassa ma diventa fluida quasi quanto l’acqua quando la portata viene aumentata. Questo spiega perché le persone scuotono le bottiglie di ketchup per accelerare il flusso di ketchup, ma poi finiscono con l’avere troppo nel piatto.