UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBADepartamento de química industrial / cctComp. curr.: Físico-química experimental

Professora: Dauci Pinheiro Rodrigues

Aluna: Larissa Marinho Nunes de Almeida – 111020484

PRÉ-RELATÓRIO Nº 3COEFICIENTE DE VISCOSIDADE

Campina Grande – PBSexta-feira, 14 de junho de 2013

PRÉ-RELATÓRIO SOBRE COEFICIENTE DE VISCOSIDADE

1. O que é viscosidade de um líquido?

Viscosidade é uma propriedade dos fluidos correspondente ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular, ou seja, a resistência de um líquido ao escoamento. Isto é, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade em que o fluido se movimenta.

2. Como são chamados os aparelhos usados para medir a viscosidade de um líquido. Cite alguns exemplos.São chamados de viscosímetros.

Alguns tipos de viscosímetro:

Viscosímetro capilar. A viscosidade é medida pela velocidade de escoamento do líquido através de um capilar de vidro. É medido o tempo de escoamento do líquido entre duas marcas feitas no viscosímetro. 

Viscosímetro de orifício. A viscosidade é medida pelo tempo que um volume fixo de líquido gasta para escoar através de um orifício existente no fundo de um recipiente.

Viscosímetro rotacional. A viscosidade é medida pela velocidade angular de uma parte móvel separada de uma parte fixa pelo líquido. Nos viscosímetros de cilindros concêntricos, a parte fixa é, em geral, a parede do próprio recipiente cilíndrico onde está o líquido. A parte móvel pode ser no formato de palhetas ou um cilindro. Nos viscosímetros de cone-placa, um cone é girado sobre o líquido colocado entre o cone e uma placa fixa.

3. Quais os líquidos usados na experiência e que tipo de viscosímetro será usado.

Água destilada, Sacarose (10, 20, 30, 40)%, Álcool e Acetona. Nesta experiência será usado o viscosímetro de Ostwarld.

4. Qual é a substância tomada como referência e por que fazer 3 medidas de viscosidade para cada líquido.

A Água.

Faz-se em triplicata as análises de viscosidade para se ter um média entre o tempo de vazão.

5. Dê a equação de Poiseuille, explique cada termo da equação. A partir desta equação, obtenha a expressão para calcular a viscosidade relativa de um líquido.

η=π r4 tP

8VL , (1)

onde:

P: pressão hidrostática sobre o líquido;V: volume;t: segundos;t: raio;L: comprimento;η: coeficiente de viscosidade.

Viscosidade Relativa: o viscosímetro de Ostwald: Considerando medidas consecutivas das viscosidades de dois fluidos distintos, rotulados por fluido “1” e fluido “2”, utilizando-se do mesmo equipamento. Adicionalmente, estabelecemos que a mesma quantidade ΔV de fluido seja medida nos dois experimentos, apesar. Portanto, através da Eq.1 temos para o primeiro fluido,

∆V=( π r4

8∆ l ) ∆ P1

η1

∆ t 1 (2)

onde separamos as quantidades (dispostas entre parênteses) que independem do fluido utilizado. Similarmente, para o fluido “2”:

∆V=( π r4

8∆ l ) ∆ P2

η2

∆ t 2 (3)

Se a força que move o fluido for devida a ação da gravidade, a variação de pressão ΔP depende somente da altura h entre o nível superior e inferior do bojo superior, isto é: ΔP = ρ g h, onde g é a aceleração da gravidade. Podemos expressar a altura h em função do volume V, isto é, h = h(V), o que também é uma propriedade geométrica da montagem do viscosímetro. Assim as Eqs. 2 e 3 podem ser escrita como:

∆Vh(V )(g π r

−4

8∆ l )−1

=ρ1

η1

∆ t 1 (4)

∆Vh(V )(g π r

−4

8∆ l )−1

=ρ2

η2

∆ t 2 (5)

Tomando a forma diferencial das Eqs. 4 e 5, podemos ver que a integral (soma) no invervalo [0,V] sobre todos elementos de volume dV é a mesma para os dois fluidos, visto que é assumido o mesmo volume V para os dois fluidos, isto é:

∫0

VdVh(V )

(g π r−4

8∆ l )−1

= S(V) (5)

Semelhantemente, integrando o lado direito das Eqs 5 e 6, no intervalo [0 – t] obtemos

S(V) = ρ1

η1

t1

e

S(V) = ρ2

η2

t 2 .

Portanto, igualando as duas equações acima obtemos:

ρ1

η1

t1=ρ2

η2

t2 ,

o que finalmente fornece a relação

η1,2=ρ2

ρ1

t 2t 1

(6)

6. Distinga viscosidade dinâmica, relativa e cinemática. Cite suas unidades do SI e CGS.

A viscosidade dinâmica ( η ) é o coeficiente de proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento e o gradiente de velocidade. O seu significado físico é a propriedade do fluido através da qual ele oferece resistência às tensões de cisalhamento.

Unidade: CGS: Poise (g/cm.s); SI: N x s / m2

A viscosidade cinemática (ν): é frequente, nos problemas de mecânica dos fluidos, a viscosidade dinâmica aparecer combinada com a massa específica, dando origem à viscosidade cinemática.

Unidades: CGS: Stokes (cm2/s); SI: m2/s

A viscosidade relativa (ηrel) : são feitas por comparação entre o tempo de vazão de um líquido de viscosidade conhecida, geralmente a água,e do líquido cuja viscosidade se deseja determinar.

7. A viscosidade determinada pelo viscosímetro de Ostwald é absoluta ou relativa?Relativa.

8. Como varia a viscosidade dos fluidos (líquidos e gases) com a temperatura.

A viscosidade nos liquidos diminui com o aumento da temperatura e é diretamente proporcional à força de atração entre as moléculas. Nos gases a viscosidade é diretamente proporcional a energia cinética das moléculas, portanto a viscosidade aumenta com o aumento da temperatura.

9. Que dados são necessários para calcular a viscosidade do líquido utilizando o viscosímetro de Ostwald.

Densidade e tempo.

10.Discuta a determinação da viscosidade por meio do viscosímetro de Ostwald.

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. 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.

11.Cite algumas aplicações práticas da viscosidade (direcionando para sua área).

Viscosidade do óleo, gases, vapores, líquidos e materiais plásticos, de bebidas lácteas, entre outras.

12.Qual é finalidade do experimento?

Determinar a viscosidade de substancia utilizando o viscosímetro de Ostwald.