Relatório Prático Viscosidade

Relatório Prático Viscosidade

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1. Introdução

Viscosidade é a resistência apresentada por um fluido à alteração de sua forma, ou aos movimentos internos de suas moléculas umas em relação às outras. A viscosidade de um fluido indica sua resistência ao escoamento sendo o inverso da viscosidade, a fluidez. O conhecimento e o controle da viscosidade constituem uma das principais preocupações das indústrias de óleos, vernizes e tintas, que para isso empregam diversos instrumentos de medida de grande precisão.

Pode-se relacionar a viscosidade com a fluidez, velocidade de deslizamento e tixotropismo das amostras analisadas. Os materiais são divididos em duas categorias gerais, dependendo de suas características de fluxo: newtonianos e não newtonianos. O fluxo newtoniano caracteriza-se por viscosidade constante, independente da velocidade de cisalhamento aplicada, enquanto o não newtoniano por uma mudança na viscosidade com o aumento na velocidade de cisalhamento.

A viscosidade de um fluido pode ser determinada por vários métodos: através da resistência de líquidos ao escoamento, tempo de vazão de um líquido através de um capilar (viscosímetro de Oswald); da medida do tempo de queda de uma esfera através de um líquido (Höppler); medindo a resistência ao movimento de rotação de eixos metálicos quando imersos na amostra (reômetro de Brookfield)

2. Objetivo geral

Determinar o coeficiente de viscosidade de líquidos empregando os viscosímetros de Ostwald e Höppler.

3. Procedimento experimental

Método 3.1: Viscosímetro de Ostwald

O viscosímetro de Oswald, permite uma determinação simples do coeficiente de viscosidade a partir de uma substância padrão. Neste caso as medidas de viscosidade são feitas por comparação entre o tempo na vazão do fluído de viscosidade conhecida, geralmente água, e o de um fluído de viscosidade desconhecida. Neste caso a equação usada é

onde d1 e d2 são as densidades dos fluídos conhecido e desconhecido, respectivamente e t1 e t2 são os tempos correspondentes para que escoem volumes iguais dos líquidos. A precisão na operação com este viscosímetro depende do controle das variáveis temperatura, tempo, alinhamento vertical e volume da substância estudada.

3.2 Materiais e reagentes

Viscosímetro densimetro Banho termostático Cronômetro Pipetas de 10 mL Água destilada Tubo de borracha Soluções de etanol

3.3 Procedimento Parte A)- Dependência da viscosidade com a concentração de etanol:

Prepare soluções 4 aquosas de etanol de 10, 20, 30 e 40% (p/v).

Determino-se a densidade das soluções preparadas através do com o auxilio de um densimetro.

Inicialmente mediu-se o tempo de escoamento de um certo volume de líquido padrão que no experimento em questão foi a água destilada.

Mediu-se a temperatura inicial da água.

Mediu-se 10 mL de uma solução e colocou-a no viscosímetro de Ostwald. Por sucção, através de um tubo de borracha, o líquido foi elevado o interior do tubo até preencher a dilatação pequena e passar um pouco acima da marca superior, uns 2 cm mais ou menos.

Em seguida, deixou-se o líquido escoar (sem que gotas ficassem aderidas às paredes do tubo) e quando o menisco passou no traço superior, o cronômetro foi acionado para medir o tempo que este líquido leva para escoar até a marca inferior.

Repetiu-se 5 vezes a mesma operação, anotando os tempos medidos (que não devem diferir mais que 0,2%) e calculou-se a média aritmética dos tempos.

Construa o gráfico de y = ln η contra x = 1/T para cada uma das substâncias.

3.4 Resultados e Discussões

Foi obtido da literatura, a densidade da água e o coeficiente de viscosidade nas condições de temperatura da experiência (temperatura ambiente = 30°C).

Tabela 1. Dados da água.

Tempo da água (s) Temperatura

Coeficiente de viscosidade ƞ (milipoise)

Densidade (g/mL)

Tabela 2. Dados obtidos no experimento das soluções.

Solução de Etanol Densidade (g/mL) Tempo médio (s)

Para determinar o coeficiente de viscosidade foi aplicada a lei de Poiseuille, na qual diz que:

= ( r4 t P)/8VL

A partir dela chegou-se na equação seguinte:

Tabela 3. Coeficientes de viscosidade.

A viscosidade aumenta com o aumento da densidade, como pode ser observado.

isto não foi feito, assim isso pode ter influenciado nos resultados

O viscosímetro assim como todo material empregado no manuseio dos fluidos deve estar completamente limpo (lavar o viscosímetro na troca de fluido) e deve monitorar a temperatura indicada durante a medida, por meio de um banho térmico. Quanto maior a temperatura menor a viscosidade. Por isso é sempre importante levar em conta a temperatura ambiente ao se fazer experimentos envolvendo viscosidade. E

Outra fonte de erro pode ter sido na hora de determinar quando exatamente o líquido passou por A ou B, na hora de acionar o cronômetro. Para atenuar todos esses erros deveriam ter feito várias medições do tempo de escoamento de cada líquido.

Método 3.5 - Viscosímetro de Höppler

A determinação do coeficiente de viscosidade dos líquidos pode ser realizada utilizando, também, o viscosímetro de HOPPLER (Figura 2). Fundamentalmente, para líquidos mais viscosos (glicerinas, óleos, etc), pode-se determinar a viscosidade relativa pelo método da velocidade da queda de bolas através do líquido, usando o viscosímetro de HOPPLER.

Para calcular o coeficiente de viscosidade para cada solução utilizou-se as seguintes equações :

Equação 1 → η = t(ds – dL)K Onde:

η – Viscosidade do líquido ds – Densidade da esfera dL – Densidade da água t – tempo de queda da esfera no líquido

Equação 2 → η2 = η1 (ds – d2) . t2

(ds – d1) . t1 Onde:

η1 – Viscosidade da água (calculado anteriormente → η1 = (1,058 mP .g . s-1) η2 – Viscosidade do etanol d1 – Densidade da água d2 – Densidade da solução de sacarose t1 – tempo de queda da esfera na água

3.6 Materiais e reagentes

água destilada,Figura2-Viscosímetro de Höppler

Viscosímetro de Hoppler, Banho termostático, Cronometro, Decímetro, Provetas de 150 mL, Esferas de vidro, Paquímetro, esferas de vidro Termômetro 0 – 100 °C Soluções de etanol balança analítica

3.7 Procedimento Parte B)- Dependência da viscosidade com a concentração de sacarose

Pesou a esfera a ser utilizada numa balança analítica e determine seu raio utilizando o paquímetro.

Preparou-se 4 soluções de sacarose de 5, 15, 25 e 30 % (p/v). Determinou a densidade de cada solução através do grau BRIX . Encher completamente o tubo interno do viscosímetro com água. Anotar o tempo de queda da esfera entre as marcas A e B no viscosímetro.

Coloque, no viscosímetro, o líquido a ser estudado, sem deixar bolhas de ar. A altura do líquido deve ser tal que as esferas atinjam o primeiro traço com uma velocidade constante.

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