Universidadefederaldotringulomineiro

Universidade Federal do Tringulo Mineiro Instituto de Cincias Tecnolgicas e Exatas

Cursos de Engenharia

Viscosmetro de Stokes

Aluno: Fausto Pagan

Disciplina: Fundamentos de Fenmenos de Transporte.

Professor: Rbner Gonalves.

Uberaba-MG

1. OBJETIVO

A aula experimental teve como objetivo a determinao da densidade absoluta

() de um fluido a partir da descida de uma esfera nesse mesmo fluido, contido

em um tubo de vidro vertical.

2. INTRODUO

A viscosidade uma caracterstica completamente ligada aos fluidos.

Basicamente, viscosidade a propriedade que os fluidos possuem em resistir ao

escoamento, dado certa temperatura.

Gases e lquidos , quando submetidos a tenses apresentam sua capacidade de

escoar, mostrando assim sua caracterstica viscosa, diferentemente dos slidos

que quando submetidos a tenses se deformam.

A viscosidade de um fluido pode ser determinada de diferentes formas, uma

delas pelo Viscosmetro de Stokes, forma abordada na realizao do

experimento que se baseia na velocidade e tempo de queda de uma esfera em um

determinado fluido.

O viscosmetro de Stokes, um tubo de vidro contendo o lquido que desejamos

determinar sua viscosidade.

Nesse tubo, marca-se uma altura pr-determinada, e deixa-se cair uma esfera, de

dimetro conhecido, no interior do fluido. Tendo a distncia percorrida pela

esfera e seu tempo de queda, possvel determinar sua velocidade.

Enquanto a esfera cai pelo fluido ele submetida s foras de empuxo (E), peso

(P) e resistncia imposta pelo fluido esfera (Fvis).

Tendo em considerao esses conceitos pode-se ento determinar a viscosidade

absoluta de um fluido, na qual discorremos no decorrer deste relatrio.

3. MATERIAIS

Esferas de vidro,

Proveta de vidro graduada;

Cronmetro;

Rgua;

Picnmetro;

Balana;

Fluido 1: VR EXTRA MOLD SAE-40 API SF VECCHI LUBRIFICANTES;

Fluido 2: MOBIL SUPER 1000 API SM 20W-50;

4. MTODOS

Mediu-se a massa das esferas de vidro e uma balana semi-analtica e anotaram-

se os respectivos valores;

Posteriormente, mediu-se o dimetro da esfera, com auxlio de uma rgua

milimtrica, adotando o mesmo valor de dimetro para as demais esferas;

Em seguida, marcou-se uma altura de 17 cm na proveta de vidro, distncia esta

que foi a percorrida pela esfera na descida.

Com auxlio de um cronmetro, o tempo de queda das esferas foi aferido e

anotado.

O mesmo foi feito para as demais esferas, sendo 3 esferas para um determinado

fluido e outras 6 esferas para outro. Nas provetas 1 e 3 foi colocado um fluido e

na proveta 2 foi colocado o segundo fluido.

Posteriormente 3 picnmetros foram pesados vazios, e em seguida pesados com

gua, tendo seus respectivos valores anotados.

Em seguida, os picnmetros foram lavados e secos, sendo posteriormente

preenchidos com os fluidos em questo. E ento foram novamente pesados.

Com esses valores em mos, a volume do picnmetro pode ser determinado

algebricamente.

5. RESULTADOS E DISCUSSES

Tendo registrados todos os dados caracterizados nos mtodos foi montada a

seguinte tabela com os valores:

Fluido Tempo (s)

Distncia

(m) Raio da esfera (10-3

m) Massa (10-3

kg) (Pa.s)

Fluido 1

T1= 1,66

d = 0,17

R1= 9 m1= 4,97 1= 0,0294

T2= 2,18 R2= 9 m2= 5,74 2= 0,0259

T3= 1,99 R3= 9 m3= 4,68 3= 0,0231

T mdio= 1,94 Rmdio= 9 m mdio = 5,13 mdio = 0,0261

Fluido 2

T1= 1,31

d = 0,17

R1= 9 m1= 4,67 1= 0,0351

T2= 1,84 R2= 9 m2= 5,71 2= 0,0305

T3= 1,58 R3= 9 m3= 5,02 3= 0,0312


Fluido 3

T1= 1,67

d = 0,17

R1= 9 m1= 5,27 1= 0,0310

T2= 2,20 R2= 9 m2= 5,50 2= 0,0246

T3= 2,00 R3= 9 m3= 5,20 3= 0,0256


OBS.: Os fluidos 1 e 3 mostrados na tabela so os mesmo.

Com estes dados em mos, podemos calcular a viscosidade do fluido por meio

algbrico, seguindo a frmula deduzida como:

- havamos dito que a esfera em queda no fluido era submetida s foras de

empuxo (E), peso (P) e resistncia imposta pelo fluido esfera (Fvis), logo

temos que

Fvis = 6VR;

E = Sg;

P = mg

Onde

= viscosidade absoluta do fluido;

V = velocidade da esfera;

R = raio da esfera;

= massa especfica do lquido;

Nas condies do equilbrio dinmico, temos que

VRgRmg

FEP visc

63

4 3

Pela frmula acima, podemos isolar a viscosidade absoluta, resultando em:

VR

gRmg

6

3

4 3

Frmula, que nos fornece algebricamente o valor da viscosidade do fluido em questo.

Os valores de viscosidade foram ento calculados e dispostos na tabela apresentada

anteriormente.

Os valores encontrados na literatura para as massas especficas dos fluidos 1 e 2

so:

Fluido 1: = 0,869 g/cm

Fluido 2: = 0,874 g/cm

E os valores de viscosidade cinemtica para os fluidos 1 e 2, tambm

encontrados na literatura so:

Fluido 1: mnimo 12,5 cSt = 12,5 cm/s e mximo 16,3 cSt = 16,3 cm/s para

uma temperatura de 100C. Tomamos 14,4 cm/s como sendo seu valor mdio

de viscosidade cinemtica.

Fluido 2: mnimo 146 cSt = 146 cm/s e mximo 17,8 cSt = 17,8 cm/s para uma

temperatura de 100C. Tomamos 81,9 cm/s como sendo o valor mdio da

viscosidade cinemtica.

Relacionando a viscosidade dinmica com a cinemtica temos que:

=

Com,

= viscosidade dinmica ou absoluta;

= massa especfica do fluido;

= viscosidade cinemtica.

Pela frmula apresentada obtivemos os seguintes valores de viscosidade

absoluta:

Fluido 1 = 1,251 Pa.s

Fluido 2 = 7,158 Pa.s

Da tabela, podemos observar que temos a viscosidade do fluido 1 como sendo

0,0261 Pa.s e do fluido 2 como sendo 0,0296 Pa.s. Equiparando os valores de

viscosidade encontrados na literatura, observamos relevada diferena entre os

valores. Sendo assim, podemos assumir essa diferena entre os valores como

sendo resultado da diferena de temperatura em que foram especificadas as

viscosidades, j que pela literatura as viscosidades foram fornecidas a uma

temperatura de 100C enquanto o valor determinado pelo experimento foi

determinado temperatura ambiente de 27C.

Logo podemos registrar a influncia que a temperatura exerce sobre a

viscosidade, como exemplo, citamos a dilatao que o fluido pode vir a sofrer, o

que alteraria o valor de sua viscosidade.

6. CONCLUSO

Pelo discutido, podemos concluir que o a diferena entre os valores de

viscosidade determinados experimentalmente e os encontrados na literatura se

devem ao fato das temperaturas no serem coincidentes.

O que era de se esperar, sabendo sobre a influncia da temperatura sobre a

viscosidade, logo os valores encontrados experimentalmente so de vlidos

quanto a temperatura em que se realizou o experimento (27C).

7. REFERNCIAS

ROTEIRO AULA PRTICA: viscosmetro de Stokes.

MOBIL SUPER 1000 20W-50, Rio de Janeiro RJ Brasil, 2009.

DIRIO OFICIAL DA UNIO de 27/11/2008, pg. 106, Seo 1, disponvel

em http://www.jusbrasil.com.br/diarios/905133/dou-secao-1-27-11-2008-pg-

106. Acesso em: 30 de janeiro de 2013.

Documents

Universidadefederaldotringulomineiro