Viscosidade de Fluidos em Viscosímetro de Ostwald

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OBJETIVO 
Tem como objetivo introduzir o conceito de viscosidade dos fluidos; princípio de funcionamento dos viscosímetros de Ostwald, e através da metodologia adaptada ao viscosímetro de Ostwald calcular a viscosidade de um líquido em relação a água.
INTRODUÇÃO
Viscosidade é a propriedade associada a resistência que o fluido oferece a deformação por cisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. A importância da viscosidade de um fluido deve ser levada em consideração nos diversos sistemas hidráulicos, influenciando no fluxo (em tubulações) e redução de atrito (em sistemas de lubrificação).
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.
O coeficiente de viscosidade de líquidos pode ser determinado por vários métodos: através da resistência de líquidos ao escoamento, tempo de vazão de um líquido através de um capilar ou viscosímetro de Oswald (o coeficiente de viscosidade é dado pela lei de Poiseuille), a velocidade com que a esfera cai no fluido (neste caso é a lei de Stokes que se aplica), etc. No caso da vazão de um fluido através de um capilar o coeficiente de viscosidade, segundo Poiseuille, é:
 (Equação-1)
Onde P é a pressão hidrostática sobre o líquido, em N.m-2, V é o volume, em m3, do líquido que flui em t segundos através do capilar de raio r e de comprimento L, em metros.
O viscosímetro de Ostwald (Figura 1) permite uma determinação simples do coeficiente de viscosidade a partir de um padrão. Neste caso as medidas de viscosidade são feitas por comparação entre o tempo na vazão de um fluido de viscosidade conhecida, geralmente água, e o de um fluido de viscosidade desconhecida, uma vez que uma medida absoluta do coeficiente de viscosidade é difícil. A partir da equação (1), pode-se chegar a:
	
	 (Equação- 02)
Sendo d1 e d2 são as densidades dos fluidos conhecido e desconhecido, respectivamente, e t1 e t2 são os tempos gastos para que se escoem volumes iguais.
Figura 01: Viscosímetro de Ostwald.
A precisão na operação com este viscosímetro, depende do controle e da medida das seguintes variáveis: temperatura, tempo, alinhamento vertical do capilar e volume da substância estudada, já em condições ideais pode chegar a uma precisão de cerca de 0,1%.
MATERIAIS UTILIZADOS
Viscosímetro de Ostwald;
Cronômetro;
Pipeta Graduada;
Pipetador;
Água Destilada 
Solução de Sacarose a 25%;
Picnômetro de líquidos de 50 mL;
Balança Analítica.
PROCEDIMENTOS
Inicialmente foi escolhido o viscosímetro e foi observado se estava isento de resíduos; 
Em seguida foi succionado o líquido com auxílio de um pipeta e o mesmo foi incerido no viscosímetro até o menisco do liquido fica acima do traço superior;
 Posteriormente deixou-o fluir através do capilar, do ponto elevado do líquido no interior do tubo até preencher a dilatação pequena e passar um pouco acima da marca superior. Deixou o líquido escoar com intuito de verificar se o escoamento estava sendo processando convenientemente e sem que gotas ficassem aderidas às paredes do tubo, após isso foi possível identificar o volume  que foi de 10 mL;
Foi inserido um pipetador no viscosímetro, onde foi aspirado o líquido até uns 2 cm acima da marca do superior; 
Quando o menisco do líquido passou pelo traço superior, deu-se partida ao cronômetro. Quando o menisco alcançar a marca inferior, travou- se o cronômetro;
Foram repetidos os experimento para três medições de tempo para cada fluído que foi analisado (água e solução de sacarose a 25%), possibilitando assim o cálculo do raio do capilar;
Em seguida, foi pesado um picnômetro vazio em uma balança analítica previamente aferida, e anotou-se sua massa; 
Depois, foi inserida a solução de sacarose a 25% dentro do picnômetro, pesando-o novamente, e foi anotada a massa;
Por fim, através dos valores obtidos durante foram calculados os valores massa da solução de sacarose, a densidade e a viscosidade da solução de sacarose.
RESULTADOS E DISCURSSÕES
Através dos dados obtidos durante o experimento foi possível calcular a média das três medições de tempo do escamento para cada fluido. Valores estes encontram-se na tabela 1:
	TEMPO
	ÁGUA
	SACAROSE
	t1 (s)
	109
	212
	t2 (s)
	110
	212
	t3 (s)
	110
	212
	MÉDIA
	109,6667
	212
Tabela 1: Resultados de tempos obtidos durante o experimento
Com os resultados da média dos tempos obtidos, foi possível calcular o raio do capilar do viscosímetro de Ostwald; porém para obter o resultado do raio do capilar faz se necessário conhecer os dados oferecidos durante o experimento que foram: a viscosidade da água ( à 25ºC é igual a 0,000798 N.s/m²; o comprimento do capilar (l) é igual a 0,04965 m; o volume do viscosímetro selecionado (V) é igual a 0,00001 L; a massa específica da água ( é igual a 997,03 Kg/m³; o tempo do escoamento da água ( é igual a 109,6667 s; a diferença de nível entre o líquido ( é igual a 0,12345 m; e a gravidade adotada ( é igual a 9,81 m/s², valores estes foram substituídas na equação- 3 a seguir:
 ( Equação- 3)
	Sendo o resultado do raio: R= 0,000295485 m 
Os resultados obtidos na pesagem do picnometro para massa ( foi igual a 26,039 g; a massa total do conjunto ( foi igual a 99,652 g; e o volume da sacarose utilizado ( foi igual a 50 mL. Com esses valores pode-se obter o resultado da massa especifica da sacarose, utilizando a equação 4:
 (Equação- 4)
Por fim, foi calculada a viscosidade da sacarose pela seguinte correlação:
 (Equação- 5) 
0,00227793 N.s/m²
 A tabela 2 seguir mostra as viscosidades da sacarose calculadas pelos demais grupos para cada uma das suas respectivas concentrações:
	CONCENTRAÇÃO (%)
	VISCOSIDADE (N.s/m²)
	5
	0,0013
	10
	0,00103
	15
	0,0015
	18
	0,0018
	20
	0,00168
	25
	0,00227793
Tabela 2: Concentrações das soluções de sacarose e suas respectivas viscosidades.
 A parti dos dados descritos na tabela 2, foi possível construir um gráfico 1 da viscosidade (x) concentração das soluções de sacarose, que pode ser visto abaixo:
Gráfico 1: Representa a viscosidade x concentração
 CONCLUSÃO
Conclui-se que a viscosidade é uma grandeza diretamente proporcional à concentração do líquido, ou seja, quanto maior for o percentual de concentração do fluido, maior será sua resistência ao escoamento. 
O experimento em questão permitiu-nos obter, através das equações de escoamento laminar, os coeficientes de viscosidade da sacarose, e que o quanto menor for o raio do viscosímetro maior será o tempo gasto pelo fluído para percorrer a altura do capilar. Quanto aos erros, estão associados ao ser humano com a paralaxe.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Atkins, P; de Paula, J.; Físico-Química. Vols. 1-2. Nona Edição. Rio de Janeiro : LTC. 2012. 
Souza, N.J.Mello de; Martins Filho, H.P.; Experimentos em Físico-Química. Segunda Edição. Neoprinte Ltda:Curitiba. 1995.