La viscosidad es un término científico que describe la resistencia al flujo de un fluido. El fluido puede ser un líquido o un gas, pero el término se asocia más comúnmente con líquidos. Como ejemplo simple, el jarabe tiene una viscosidad mucho más alta que el agua: se requiere más fuerza para mover una cuchara a través de un frasco de almíbar que en un frasco de agua porque el jarabe es más resistente a fluir alrededor de la cuchara. Esta resistencia se debe a la fricción producida por las moléculas del fluido y afecta tanto la medida en que un fluido se opondrá al movimiento de un objeto a través de él como la presión necesaria para hacer que un fluido se mueva a través de un tubo o tubería. La viscosidad se ve afectada por varios factores, incluido el tamaño y la forma de las moléculas, las interacciones entre ellas y la temperatura.
Medición
La viscosidad de un líquido se puede medir de varias formas mediante dispositivos llamados viscosímetros. Estos pueden medir el tiempo que tarda un fluido en moverse una distancia particular a través de un tubo o el tiempo que tarda un objeto con un tamaño y densidad determinados en caer a través del líquido de interés. La unidad de medida SI para esto es el pascal-segundo, siendo el pascal la unidad de presión. Por lo tanto, esta calidad se mide en términos de presión y tiempo, de modo que, bajo una presión determinada, un líquido viscoso tardará más en moverse una distancia determinada que uno menos viscoso.
Factores que afectan la viscosidad
Como regla general, los fluidos con moléculas más grandes y complejas tendrán viscosidades más altas. Esto es particularmente cierto para las moléculas largas en forma de cadena que se encuentran en los polímeros y los compuestos de hidrocarburos más pesados. Estas moléculas tienden a enredarse unas con otras, impidiendo su movimiento.
Otro factor importante es la forma en que las moléculas interactúan entre sí. Los compuestos polares pueden formar enlaces de hidrógeno que unen moléculas separadas, aumentando la resistencia general al flujo y al movimiento. Aunque el agua es una molécula polar, tiene una viscosidad baja debido a que sus moléculas son pequeñas. Los líquidos más viscosos tienden a ser aquellos con moléculas largas que tienen una polaridad notable, como la glicerina y el propilenglicol.
La temperatura tiene un efecto importante sobre la viscosidad, tanto que las medidas de esta calidad para los fluidos siempre se dan con las temperaturas. En líquidos, disminuye con la temperatura, como se puede ver si se calienta el almíbar o la miel. Esto se debe a que las moléculas se mueven más y, por lo tanto, pasan menos tiempo en contacto entre sí. Por el contrario, la resistencia al movimiento de los gases aumenta con la temperatura. Esto se debe a que, a medida que las moléculas se mueven más rápido, hay más colisiones entre ellas, lo que reduce la capacidad de fluir.
Importancia para la industria
El petróleo crudo a menudo se canaliza a largas distancias a través de regiones con temperaturas variables, y la tasa de flujo en respuesta a la presión varía en consecuencia. El petróleo que fluye a través de Alaska es más viscoso que el petróleo en los oleoductos en el Golfo Pérsico, debido a las diferentes temperaturas del suelo y, en consecuencia, es necesario aplicar más presión para mantenerlo fluyendo. Para abordar el problema de la fuerza necesaria para entregar aceite a través de la tubería, los sensores en algunas tuberías miden la viscosidad del fluido y determinan si se debe agregar una presión mayor o menor para mantener el flujo de aceite constante y constante.
Naturalmente, el aceite de motor también está sujeto a cambios de viscosidad cuando es calentado por un motor. El aceite que se adelgaza demasiado por el calor del motor no funcionará correctamente. Para resolver este problema, se agregan polímeros al aceite para mantener constantes las tasas de fricción a temperaturas más altas.
Relevancia para el vulcanismo
La viscosidad del magma, o roca fundida caliente bajo la superficie de la Tierra, es un factor importante en el estudio de los volcanes. La lava líquida tiende a provocar erupciones más frecuentes pero menos violentas, ya que fluye fácilmente desde las cámaras de magma y sale del volcán. También permite que el gas disuelto burbujee más fácilmente. El magma más grueso tiende a atrapar este gas a alta presión, y se requiere más fuerza para expulsar la lava del volcán, lo que permite que se acumule una gran presión con el tiempo. Cuando este tipo de volcán entra en erupción, lo hace de manera explosiva, a menudo con consecuencias catastróficas.