La viscosidad cinemática es una característica física fundamental de todos los medios líquidos y gaseosos. Este indicador es de importancia clave para determinar el arrastre de cuerpos sólidos en movimiento y la carga que experimentan. Como saben, en nuestro mundo, cualquier movimiento ocurre en el ambiente del aire o del agua. En este caso, los cuerpos en movimiento siempre se ven afectados por fuerzas cuyo vector es opuesto a la dirección de movimiento de los propios objetos. En consecuencia, cuanto mayor sea la viscosidad cinemática del medio, mayor será la carga experimentada por el sólido. ¿Cuál es la naturaleza de esta propiedad de los líquidos y gases?
La viscosidad cinemática, definida como fricción interna, se debe a la transferencia de cantidad de movimiento de las moléculas de la sustancia perpendicular a la dirección de movimiento de sus capas con diferentes velocidades. Por ejemplo, en los líquidos, cada una de las unidades estructurales (molécula) está rodeada por todos lados por sus vecinos más cercanos, ubicados aproximadamente a una distancia igual a su diámetro. Cada molécula oscila alrededor de una posición de equilibrio, pero, tomando impulso de sus vecinos, da un s alto brusco hacia un nuevo centro de oscilación. En un segundo, cada unidad estructural de materia tiene tiempo de cambiar su lugar de residencia unas cien millones de veces, realizando entre s altos de uno a cientos de miles de oscilaciones. Por supuesto, cuanto más fuerte sea esa interacción molecular, menor será la movilidad de cada unidad estructural y, en consecuencia, mayor será la viscosidad cinemática de la sustancia.
Si sobre una molécula actúan fuerzas externas constantes de capas vecinas, entonces en esta dirección la partícula hace más desplazamientos por unidad de tiempo que en la dirección opuesta. Por tanto, su caótico deambular se transforma en un movimiento ordenado con cierta velocidad, en función de las fuerzas que actúan sobre él. Esta viscosidad es típica, por ejemplo, de los aceites de motor. Aquí, también es importante el hecho de que las fuerzas externas aplicadas a la partícula en consideración realicen un trabajo en una especie de separación de las capas a través de las cuales se escurre la molécula dada. Tal impacto finalmente aumenta la velocidad del movimiento térmico aleatorio de las partículas, que no cambia con el tiempo. En otras palabras, los líquidos se caracterizan por un flujo uniforme, a pesar de la influencia constante de fuerzas externas multidireccionales, ya que están equilibrados por la resistencia interna de las capas de materia, lo que determina precisamente el coeficiente de viscosidad cinemática.
Con el aumento de la temperatura, la movilidad de las moléculas comienza a aumentar, lo que conduce a cierta disminución de la resistencia de las capas de materia, ya que en cualquier sustancia calentada se crean condiciones más favorables para el libre movimiento de partículas en la dirección de la fuerza aplicada. Esto se puede comparar con la forma en que es mucho más fácil para una persona pasar a través de una multitud que se mueve aleatoriamente que a través de una estacionaria. Las soluciones de polímeros tienen un indicador significativo de la viscosidad cinemática, medida en Stokes o Pascal segundos. Esto se debe a la presencia en su estructura de largas cadenas moleculares rígidamente unidas. Pero a medida que aumenta la temperatura, su viscosidad disminuye rápidamente. Cuando se presionan los productos de plástico, sus moléculas filamentosas e intrincadamente entrelazadas son forzadas a una nueva posición.
La viscosidad de los gases a una temperatura de 20°C y una presión atmosférica de 101,3 Pa es del orden de 10-5Pas. Por ejemplo, la viscosidad cinemática del aire, helio, oxígeno e hidrógeno en tales condiciones será igual a 1,8210-5, respectivamente; 1, 9610-5; 2, 0210-5; 0,8810-5 Pas. Y el helio líquido generalmente tiene la sorprendente propiedad de la superfluidez. Este fenómeno, descubierto por el académico P. L. Kapitsa, radica en el hecho de que este metal en tal estado de agregación casi no tiene viscosidad. Para él, esta cifra es casi cero.
