Question

A viscosidade é uma importante propriedade física dos materiais, que permite, por exemplo, escolher fluidos ideais para lubrificação das partes móveis de motores. Sobre a viscosidade, analise as afirmativas abaixo: I - Quando é aplicado uma força normal a uma superfície de um fluido, observa-se que as camadas do fluido em contato com a superfície percebem a força normal e deslocam-se com a mesma velocidade devido as condições de aderência. II - A viscosidade se origina devido a coesão e dos choques existentes entre as moléculas. É percebida quando o fluido está em escoamento, por isso consiste em uma propriedade capaz de predizer a maior ou menor facilidade do fluido escoar. III - A viscosidade não é uma característica de gases, pois estes não se aderem à superfície a qual estão em contato. IV - Para promover o escoamento, fluidos com menores viscosidades demandam maior quantidade de energia aplicada do que fluidos com maiores viscosidades. V - Para os líquidos, o aumento da temperatura diminui sua viscosidade e para os gases um aumento da temperatura aumenta sua viscosidade.

Answer 1

I - Quando é aplicado uma força normal a uma superfície de um fluido, observa-se que as camadas do fluido em contato com a superfície percebem a força normal e deslocam-se com a mesma velocidade devido as condições de aderência.

FALSO - Durante um escoamento viscoso a velocidade é inversamente proporcional à distância da superfície do tubo de escoamento, ou seja, o fluido escoa com certa velocidade por camada e quanto mais distante das paredes estiver mais rápido estará um determinado elemento de fluido.


II - A viscosidade se origina devido a coesão e dos choques existentes entre as moléculas. É percebida quando o fluido está em escoamento, por isso consiste em uma propriedade capaz de predizer a maior ou menor facilidade do fluido escoar.

VERDADEIRO - A viscosidade é uma propriedade relacionado à tensão de cisalhamento. Quando um fluido começa a escoar ele escoa e entre as camadas que sofrem deslocamento há um certo atrito, ou seja, uma força que se opõe ao escoamento. Quanto maior a viscosidade mais lento será o escoamento

III - A viscosidade não é uma característica de gases, pois estes não se aderem à superfície a qual estão em contato.

FALSO - Há de fato viscosidade em gases, porém, para gases a viscosidade não é gerada por causa da fricção entre camadas subjacentes e sim pela transferência média de momento entre essas camadas durante um escoamento. A viscosidade em gases gera, por exemplo, forças de retardo tal como as forças de arraste (resistência do ar).


IV - Para promover o escoamento, fluidos com menores viscosidades demandam maior quantidade de energia aplicada do que fluidos com maiores viscosidades.

FALSO - Para um fluido ideal a quantidade de energia cinética necessária para mover um elemento de fluido é menor do que a necessária para um fluido real (com viscosidade). Só imaginar: parte energia potencial que provoca o escoamento será convertida em energia cinética e a outra parte será dissipada pelo atrito interno (viscosidade), se não houvesse viscosidade toda energia potencial seria convertida em energia cinética e o escoamento ideal necessitaria de menos energia do que no caso real;



V - Para os líquidos, o aumento da temperatura diminui sua viscosidade e para os gases um aumento da temperatura aumenta sua viscosidade.

VERDADEIRO - Como eu disse anteriormente: a viscosidade de um líquido é provocada pela fricção entre camadas subjacentes de moléculas enquanto em um gás ocorre por causa da transferência média de momento entre camadas subjacentes de moléculas, pela relação:

$\displaystyle \left<K\right>=\frac{3}{2}kT$

temos que a energia cinética média das moléculas de um gás é proporcional ao produto da temperatura pela constante de Boltzmann, ou seja, se aumentarmos a temperatura a energia cinética média das moléculas aumentam, além disso:

$\displaystyle \left<\Delta p\right>=\frac{2\left<K\right>}{\left<v\right>}=\frac{3kT}{\left<v\right>}$

ou seja: a taxa média de transferência de momento é proporcional ao produto da temperatura pela constante de Boltzmann, ou seja, a viscosidade em um gás aumenta com a temperatura. Para o caso de um líquido quando a temperatura aumenta a distância entre as moléculas aumentam por causa do aumento de energia interna e as forças de interação diminuem (tensão de cisalhamento fica menor e consequentemente o atrito diminui).

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Bons estudos!