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Dipendenza della viscosità dalla temperatura

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Set di laboratorio per la misurazione della viscosità dei fluidi a diverse temperature nell'ambito della termodinamica.

For a Newtonian fluid, viscosità is a function of temperature and pressione but not shear rate. In liquids, viscosity decreases significantly as temperature increases because higher thermal energy allows molecules to overcome cohesive intermolecular forces more easily. Conversely, in gases, viscosity increases with temperature as more frequent molecular collisions at higher speeds lead to greater momentum transfer.

The relationship between viscosity and temperature is fundamentally different for liquids and gases, stemming from their distinct molecular mechanisms for momentum transfer. In liquids, molecules are closely packed and held together by strong intermolecular cohesive forces. Viscous forces arise from the resistance of these molecules to sliding past one another. As temperature rises, the kinetic energy of the molecules increases, allowing them to overcome these cohesive forces more readily. This results in a decrease in the liquid’s resistance to flow, and thus, a lower viscosity. This effect is pronounced; for example, the viscosity of water decreases by a factor of about 6 between 0°C and 100°C.

Nei gas, le molecole sono molto distanti e interagiscono principalmente attraverso collisioni. La viscosità di un gas è una misura del trasporto di quantità di moto tra strati che si muovono a velocità diverse. Questa quantità di moto viene trasferita dalle molecole che si muovono tra gli strati e si scontrano. All'aumentare della temperatura, la velocità termica casuale delle molecole del gas aumenta. Ciò porta a collisioni più frequenti e più energetiche, con conseguente trasferimento più efficace della quantità di moto tra gli strati e, di conseguenza, un aumento della viscosità. Questo comportamento fu uno dei primi trionfi della teoria cinetica dei gas, poiché si trattava di una previsione controintuitiva successivamente confermata dagli esperimenti.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Termodinamica

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Sviluppo del termometro
  • Rudolf Clausius’s and James Clerk Maxwell’s work on the kinetic theory of gases
  • Studies on intermolecular forces by Johannes Diderik van der Waals
  • Primi esperimenti sul flusso dei fluidi di Poiseuille e Hagen

Applicazioni

  • formulazione di olio motore (oli multigrado)
  • scambiatori di calore industriali
  • lavorazione e stampaggio del vetro
  • lavorazione degli alimenti (ad esempio, controllo del flusso di cioccolato o miele)
  • estrazione di energia geotermica

Brevetti:

NA

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