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Dipendenza della viscosità dalla temperatura

1850
Set di laboratorio per la misurazione della viscosità dei fluidi a diverse temperature nell'ambito della termodinamica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Per un fluido newtoniano, viscosità è una funzione della temperatura e pressione ma non la velocità di taglio. Nei liquidi, la viscosità diminuisce significativamente all'aumentare della temperatura perché una maggiore energia termica permette alle molecole di superare più facilmente le forze intermolecolari di coesione. Al contrario, nei gas, la viscosità aumenta con la temperatura poiché collisioni molecolari più frequenti a velocità più elevate portano a un maggiore trasferimento di quantità di moto.

The relationship between viscosità 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
  • Il lavoro di Rudolf Clausius e James Clerk Maxwell sulla teoria cinetica dei gas
  • Studi sulle forze intermolecolari di 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

Idee e potenziali innovazioni

  • fluidi intelligenti sensibili alla temperatura per feedback tattile
  • sistemi di raffreddamento autoregolanti per l'elettronica
  • isolamento termico avanzato mediante pannelli riempiti di gas
  • fluidi di perforazione geotermica che mantengono le prestazioni ad alte temperature
  • materiali a cambiamento di fase per l'accumulo di energia termica
  • criogenico fluid handling systems for esplorazione spaziale
  • sistemi di soppressione incendi che utilizzano schiume sensibili alla temperatura
  • apparecchi di cottura che controllano con precisione la consistenza del cibo tramite la temperatura
Argomenti correlati: viscosità, dipendenza dalla temperatura, liquidi, gas, teoria cinetica, forze intermolecolari, trasferimento di quantità di moto, proprietà dei fluidi.

Contesto storico

Dipendenza della viscosità dalla temperatura

1839-01-01
1842
1847
1850
1850
1850
1850
1838
1841
1845
1850
1850
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1850
1850

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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