¿Cuál es la relación entre viscosidad y densidad? Explique.

Respuesta corta: no están relacionados. Mire el peso molecular para la densidad y las fuerzas intermoleculares para la viscosidad.

La primera pregunta que debe hacerse es qué da lugar a la densidad y qué da lugar a la viscosidad.

Dado que la densidad es solo masa por unidad de volumen, puede aumentar la densidad de una de dos maneras: aumentar la masa atómica de los átomos que forman el líquido o de alguna manera unir las moléculas líquidas más juntas. Hay muchos líquidos con altos pesos atómicos y el mercurio es probablemente el más obvio. Cualquier otro metal fundido también será bastante denso.

Sin embargo, en general, los líquidos solo pueden empaquetarse con tanta fuerza porque todos están básicamente empacados al azar. Se puede pensar en un líquido como un paquete aleatorio de esferas donde el radio de cada esfera es el radio atómico de un átomo o la longitud aproximada de una molécula. Sin embargo, algunas moléculas de formas extrañas no se empacarán tan bien, por lo que tendrán densidades ligeramente más bajas. Entonces, la densidad del líquido es realmente solo una función del peso atómico.

Ahora, ¿qué conduce a la viscosidad? La viscosidad es la resistencia del líquido al movimiento bajo una fuerza de corte. En otras palabras, la velocidad a la que fluye un líquido bajo una fuerza aplicada será igual a la fuerza dividida por la viscosidad. Puede pensar en el flujo como capas de líquido que se deslizan entre sí y, por lo tanto, puede pensar en la viscosidad (específicamente la viscosidad dinámica) como la resistencia a este deslizamiento. Entonces, la viscosidad se relaciona con la cantidad de molécula unida a sus vecinas.

Por lo tanto, la viscosidad será alta para compuestos con enlaces fuertes como el agua (enlaces de hidrógeno) o líquidos iónicos. El ejemplo clásico de un líquido viscoso es la miel y que es una mezcla compleja de azúcares en su mayoría pero con suficiente agua que técnicamente los azúcares se disuelven pero hasta el punto de pesar más que el agua misma. Las grandes moléculas de azúcar tienen muchos lugares para que se produzca la unión de hidrógeno, por lo que ayudan a que el agua sea extremadamente viscosa.

Editar –

Debo mencionar que he estado hablando específicamente de la viscosidad dinámica y no de la viscosidad cinemática. La viscosidad cinemática es igual a la viscosidad dinámica dividida por la densidad. ¿Por qué? Porque la viscosidad cinemática describe qué tan rápido se difunde el momento en un líquido. En otras palabras, si coloca líquido entre dos placas y comienza a mover la placa superior, la viscosidad cinemática le indica cuánto tiempo tomará hasta que el líquido en el centro comience a moverse. Esto dependerá de cuán fuertemente interactúen las capas de fluido, la viscosidad dinámica y qué tan rápido las capas inferiores comienzan a moverse cuando sienten una fuerza, la inercia o la densidad .

No hay relación entre la viscosidad y la densidad de un fluido. Mientras que la viscosidad es el grosor o delgadez de un fluido, la densidad se refiere al espacio entre sus partículas. Sin embargo, ambas propiedades se ven afectadas por la temperatura. Cuando un fluido se calienta, sus partículas se separan mucho y también se vuelve menos viscoso.

Un líquido que es denso no necesariamente tiene que ser viscoso, y lo contrario también es cierto. Por ejemplo, la miel es más viscosa que el agua salina, pero no es tan densa. La viscosidad se puede definir como la velocidad del flujo de un líquido. Es la medida de la forma de las moléculas y las fuerzas intermoleculares. Cuando se calienta un líquido viscoso, su velocidad de flujo aumenta, pero la densidad sigue siendo en gran medida la misma. La relación entre viscosidad y temperatura es el principio detrás de la tecnología de fabricación de aceites lubricantes para vehículos. Sin embargo, la densidad es la masa por unidad de volumen de un líquido. Se conoce libremente como el peso de un líquido. De la ecuación se determina que la densidad es igual a la masa dividida por el volumen. Las dos propiedades son conceptos muy diferentes, pero juntos pueden describir más de la mitad de las características de un fluido. Como no existe una relación entre los dos, la máxima de que los fluidos más pesados ​​son más viscosos es engañosa

A2A

No existe una relación directa entre la viscosidad y la densidad.

Pero ambas son las funciones de la temperatura.

Por ejemplo, la viscosidad aumenta con la temp. para gases pero sucede lo contrario para el caso de líquidos.

La densidad cambia porque con el cambio de temp. Cambios de volumen.

No existe una relación entre densidad y viscosidad … De hecho, cuando estudias la dinámica de fluidos, el famoso número de Reynolds toma en cuenta ambos parámetros como contribuyentes individuales, y a veces el número de Reynolds se simplifica al tomar la relación de viscosidad a densidad en otro parámetro . Sin embargo, permanecen independientes hasta que se estudia el plasma, en cuyo caso la relación es una función del material, si es que existe una relación.

La viscosidad no depende de la densidad, es una medida de la resistencia a las fuerzas de corte. Pero la viscosidad cinemática es la relación de viscosidad a densidad. Es útil en el cálculo del número de Reynolds, la relación entre fuerzas inerciales y viscosas en fluidos que fluyen.

La viscosidad está relacionada con la disipación de energía (conversión de energía mecánica en energía térmica). ¿Cómo esa? Multiplicar la viscosidad (dinámica) (unidad Pa s) con la velocidad de corte (unidad 1 / s) produce el esfuerzo cortante (fuerza cortante por área = energía cortante por volumen, unidad Pa). Como estamos tratando con plástico en lugar de deformación elástica, la energía de corte está ‘decayendo’ por relajación a nivel molecular. La energía de corte se repone al continuar cortando. Multiplicar nuevamente con la velocidad de corte produce la potencia por volumen (unidad Pa / s).

¿Cuál es el mecanismo de disipación? Primero hablemos de la materia condensada (a diferencia de los gases). La relajación tiene lugar mediante cambios conformacionales en configuraciones menos tensas. El cambio no es suave, sino más o menos cuesta arriba y cuesta abajo en el “paisaje” energético (energía potencial sobre el espacio de configuración). Los movimientos cuesta abajo son rápidos y esto son vibraciones emocionantes. Más o menos corrugación del paisaje energético conduce a una viscosidad más alta / más baja.

Para diferentes sustancias, no hay correlación con la densidad. Compare, por ejemplo, dos casi n-alcanos C30 y C60 (con la misma pequeña fracción de cadenas laterales cortas para reducir el punto de fusión). A, digamos, 100 ° C, la densidad es casi igual mientras que la viscosidad es mucho mayor para las cadenas más largas.

Para los gases, el esfuerzo cortante se desarrolla mediante el transporte de impulso entre las capas adyacentes. La teoría cinemática de los gases predice que la viscosidad dinámica no depende de la densidad (a temperatura constante). El argumento es el siguiente: las partículas de una capa superior y las partículas de una capa inferior colisionan en una capa intermedia. El espacio entre las capas es aproximadamente el camino libre medio, de modo que las partículas que colisionan provienen de las dos capas externas. Antes de la colisión, la velocidad relativa de las dos partículas tiene un componente sistemático igual a la diferencia de velocidad entre las capas externas. Ese componente está dirigido. Después de la colisión, la velocidad relativa es la misma, pero la dirección es (casi) aleatoria. El excedente de energía cinética se ha termalizado. Ahora, cuando la densidad se reduce dos veces, la tasa de colisiones por partícula disminuye en un factor de dos, y por unidad de volumen en un factor de cuatro. Pero el camino libre medio entre colisiones aumenta en un factor de dos, al igual que la diferencia de velocidad entre las capas externas. El excedente de energía cinética (proporcional al cuadrado de la diferencia de velocidad) aumenta en un factor de cuatro, lo que cancela la disminución en la tasa de colisión. Entonces, la tasa de disipación no depende de la densidad.

Ahora piense en el dióxido de carbono por encima de la temperatura crítica. Puede controlar la densidad a través de la presión de gas a líquido sin transición de fase. A una presión suficientemente alta, surgen barreras energéticas que obstaculizan los movimientos. Este es el punto donde la viscosidad se vuelve fuertemente dependiente de la densidad.

Cabe mencionar que una corrugación dada del paisaje energético puede hacerse mucho menos profunda que la energía térmica media al elevar la temperatura. Entonces, la tasa de cambios en la conformación lokal es mucho más alta que la tasa de corte, y el esfuerzo de corte vuelve a ser bajo. Esa es la razón por la cual el núcleo externo líquido de la tierra tiene una viscosidad bastante baja (cercana a la del agua), mientras que la densidad es de 10 a 12 g / cm³, aproximadamente un 50% más alta que la misma mezcla a presión normal (y manejable temperatura).

Muchas personas tienden a confundir la densidad con la viscosidad, mientras que son propiedades totalmente diferentes y se refieren a parámetros físicos totalmente diferentes.

La densidad representa la cantidad de masa contenida en un cierto volumen de una sustancia.

La viscosidad es proporcional a las fuerzas de atracción de superficie entre las moléculas de la sustancia.

Por ejemplo: el agua es mucho más densa pero mucho menos viscosa que el petróleo crudo

Por lo tanto, no hay relación entre la viscosidad y la densidad.

El consenso general entre los contribuyentes a esta respuesta es que no existe una relación real entre la viscosidad y la densidad. En un puñado de cursos de mecánica de fluidos, mecánica de sólidos y ciencia de materiales, nunca he encontrado una ecuación que permita determinar la viscosidad simplemente a partir de la densidad y viceversa. Por lo tanto, me veo obligado a estar de acuerdo con ellos.

Me gustaría proporcionar algunos breves ejemplos que pueden demostrar la falta de relación entre estas dos propiedades de fluidos. Considera el agua y la miel. Ambos fluidos tienen densidades bastante altas y similares, pero la miel es aproximadamente 10,000 veces más viscosa que el agua. Esto se puede observar vertiendo agua y miel por un tubo en ángulo. Es evidente que la miel está “menos dispuesta” a moverse. Ahora considere la crema batida y la leche, dos líquidos que son mucho menos densos que el agua y la miel. Curiosamente, la crema batida es increíblemente viscosa, mientras que la leche es aproximadamente tan viscosa como el agua. La extensión de la viscosidad de la crema batida es que es mucho más viscosa que incluso la miel. Nuevamente, tales propiedades de fluidos pueden observarse experimentalmente vertiendo los fluidos por un tubo en ángulo.

Creo que la viscosidad y la densidad son bastante diferentes por definición. La densidad es una medida de partículas materiales (átomos, moléculas) por unidad de volumen. La viscosidad es una medida de adhesión a alguna superficie que registra su velocidad de flujo.

En algunos materiales, la temperatura puede causar cambios en la densidad y la viscosidad debido al mayor modo vibratorio a nivel de partículas. Esto se ha mencionado en la única respuesta disponible hasta ahora.

Gracias por leer la presentación anterior.

La viscosidad (v) es igual a la fuerza viscosa (mew) por densidad (rho)

Entonces, cuando tratamos con calor y la transferencia de masa, la viscosidad es inversamente proporcional a la densidad cuando la fuerza viscosa se mantiene constante

Significa que cuando se calienta algo de fluido, las viscosidades aumentan y la densidad disminuye.

Un fluido con mayor densidad pasará a un flujo turbulento más rápido, y un fluido con mayor viscosidad tendrá esa transición más tarde. en cierto sentido, son inversamente proporcionales.

Depende de qué tipo de viscosidad está hablando

No hay mucha correlación entre la densidad y la viscosidad dinámica.

Pero la viscosidad cinemática se calcula utilizando la viscosidad dinámica y la densidad.

No existe una relación directa, excepto por ser el factor entre la viscosidad cinemática y la viscosidad dinámica. Dinámico = Cinemático x Densidad