viscosidade
a explicação cinética de viscosidade pode ser simplificada examinando-a em termos qualitativos. A viscosidade é causada pela transferência de momento entre dois planos que deslizam paralelamente um ao outro, mas a taxas diferentes, e este momento é transferido por moléculas que se movem entre os planos. Moléculas do plano mais rápido movem-se para o plano mais lento e tendem a acelerá-lo, enquanto moléculas do plano mais lento viajam para o plano mais rápido e tendem a abrandá-lo. Este é o mecanismo pelo qual um plano experimenta o arrasto do outro., Uma analogia simples é dois trens de correio passando um ao outro, com os trabalhadores jogando Sacos de correio entre os trens. Cada vez que um saco de correio do trem em movimento rápido aterra no Lento, ele transmite seu momentum para o trem lento, acelerando-o um pouco; da mesma forma, cada saco de correio do trem lento que aterra no rápido atrasa-o um pouco.
Se os trens estão muito distantes, os sacos de correio não podem ser passados entre eles. Da mesma forma, os planos de um gás devem estar separados apenas por um caminho livre médio para que moléculas passem entre elas sem serem desviadas por colisões., Se se utiliza esta abordagem, um cálculo simples pode ser realizada, como no caso da pressão do gás, com o resultado de que
onde a é uma constante numérica de ordem, a unidade, o termo (N/V)de vl é uma medida do número de moléculas contidas em uma pequena contagem do cilindro, e a massa m é uma medida do impulso realizado entre os planos de deslizamento., A área transversal do cilindro de contagem e a velocidade relativa dos planos de deslizamento não aparecem na equação porque se anulam quando a força de arrasto é dividida pela área e velocidade dos planos para encontrar η.
pode agora ser visto por que η é independente da densidade de gás ou pressão. O termo (n/V) na equação (23) é o número de portadores de momento, Mas l mede o número de colisões que interferem com esses portadores e é inversamente proporcional a (n/V). Os dois efeitos cancelam-se um ao outro., A viscosidade aumenta com a temperatura porque a velocidade média v aumenta; ou seja, o momento é carregado mais rapidamente quando as moléculas se movem mais rapidamente. Embora v aumente como T1 / 2, η aumenta um pouco mais rápido porque o caminho livre médio também aumenta com a temperatura, uma vez que é mais difícil desviar uma molécula rápida do que uma lenta. Esta característica depende explicitamente das forças entre as moléculas e é difícil de calcular com precisão, como é o valor da constante a, que acaba por ser perto de 1/2.,o comportamento da viscosidade de uma mistura pode também ser explicado pelo cálculo anterior. Em uma mistura de um gás leve e um gás pesado viscoso, ambos os tipos de moléculas têm a mesma energia média; no entanto, a maior parte do momento é transportado pelas moléculas pesadas, que são, portanto, os principais contribuintes para a viscosidade. As moléculas leves são bastante ineficazes em deflectir as moléculas pesadas, de modo que estas últimas continuam a carregar virtualmente tanto impulso como fariam na ausência de moléculas leves., A adição de um gás leve a um gás pesado, portanto, não reduz substancialmente a viscosidade e pode, de fato, aumentá-la devido ao pequeno impulso extra transportado pelas moléculas leves. A viscosidade irá eventualmente diminuir quando há apenas algumas moléculas pesadas remanescentes em um grande mar de moléculas leves.
A principal dependência de η em relação à massa molecular é através do produto vm na equação (23), que varia como m1/2 uma vez que v varia como 1/m1/2., Devido a este efeito, os gases pesados tendem a ser mais viscosos do que os gases leves, mas esta tendência é compensada em algum grau pelo comportamento de l, que tende a ser menor para moléculas pesadas porque são geralmente maiores do que moléculas leves e, portanto, mais propensos a colidir. A conexão frequentemente confusa entre viscosidade e peso molecular pode, portanto, ser contabilizada pela equação (23).,
Finalmente, em uma molécula de gás não existem colisões com outras moléculas para impedir o transporte de momentum, e a viscosidade, assim, aumenta linearmente com a pressão ou densidade até que o número de colisões se torna grande o suficiente para que a viscosidade assume o valor constante dado pela equação (23). O comportamento nonideal do gás que acompanha novos aumentos na densidade eventualmente leva a um aumento na viscosidade, e a viscosidade de um gás extremamente denso torna-se muito parecido com o de um líquido.
