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Viscosità dei fluidi

La viscosità misura la resistenza interna di un fluido allo scorrimento. Fondamentale per perdite di carico, lubrificazione e trasporto fluidi.

Viscosità dinamica (μ)

La viscosità dinamica (o assoluta) è la resistenza di un fluido alla deformazione di taglio. Definita dalla legge di Newton per i fluidi:

τ = μ · (dv/dy)   [Pa·s]

Dove τ è la tensione tangenziale e dv/dy il gradiente di velocità. L'unità SI è il Pascal-secondo (Pa·s). Il centiPoise (cP) è ancora molto usato: 1 cP = 0,001 Pa·s.

Viscosità cinematica (ν)

ν = μ / ρ   [m²/s]

Rapporto tra viscosità dinamica e densità. L'unità SI è m²/s, ma si usa spesso il centiStokes (cSt): 1 cSt = 10⁻⁶ m²/s. Compare direttamente nel numero di Reynolds.

Valori tipici (a 20°C)

Acqua: μ = 1,002 cP, ν = 1,004 cSt

Aria: μ = 0,0182 cP, ν = 15,1 cSt

Olio motore SAE 10W-30: μ ≈ 100-200 cP

Miele: μ ≈ 2000-10000 cP

Glicerina: μ ≈ 1500 cP

Effetto della temperatura

Per i liquidi, la viscosità diminuisce all'aumentare della temperatura (i legami intermolecolari si indeboliscono). Per i gas, aumenta (maggiore agitazione molecolare). L'acqua a 80°C ha μ ≈ 0,35 cP, circa un terzo del valore a 20°C.

Fluidi non-newtoniani

Nei fluidi non-newtoniani la viscosità varia con il gradiente di taglio. Pseudoplastici (ketchup, vernici): la viscosità cala con l'agitazione. Dilatanti (amido in acqua): la viscosità aumenta. Plastici di Bingham (dentifricio): serve una tensione minima per fluire.

Domande frequenti

La viscosità dinamica (μ, in Pa·s) misura la resistenza assoluta del fluido allo scorrimento. La viscosità cinematica (ν, in m²/s) è il rapporto tra viscosità dinamica e densità (ν = μ/ρ). La cinematica compare direttamente nel numero di Reynolds.
La viscosità dell'acqua diminuisce all'aumentare della temperatura: a 20°C è circa 1,0 cP, a 50°C scende a 0,55 cP, a 80°C vale circa 0,35 cP. Questo ha un impatto diretto sulle perdite di carico negli impianti.
Sono fluidi la cui viscosità varia con il gradiente di taglio. Esempi pratici: vernici e intonaci (pseudoplastici, diventano più fluidi con l'agitazione), calcestruzzo fresco (plastico di Bingham, serve una tensione minima per farlo fluire), fanghi di perforazione.
La viscosità determina il numero di Reynolds (Re = vD/ν) che distingue regime laminare e turbolento. Il regime di moto influenza il fattore di attrito e quindi le perdite di carico. Una viscosità più alta aumenta le perdite e richiede pompe più potenti.
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