RELATÓRIO VISCOSIDADE (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS – UFT
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA LABORATÓRIO DE FENÔMENOS
PROF. ITAMAR SOUZA REGES
ACADÊMICA LARISSA SOUZA E PRISCILLA FURONI
RELATÓRIO AULA PRÁTICA: VISCOSIDADE DOS FLUIDOS
PALMAS – TO
SUMÁRIO
01 INTRODUÇÃO
A viscosidade é a propriedade do fluido associada à resistência interna ao escoamento no qual, é desenvolvida pela força de atrito existente entre duas camadas que se movem uma em relação à outra em que a camada mais lenta tenta reduzir a velocidade da camada mais rápida. De outra maneira, pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido, basicamente, às interações intermoleculares, sendo, em geral, função da temperatura. A viscosidade é causada por forças coesivas entre as moléculas num liquido e por colisões moleculares nos gases. Não existe fluido com viscosidade nula e, assim, todo o escoamento dos fluidos envolve efeitos viscosos de algum grau. (LIVI, 2004; ÇENGEL, 2012) 
A viscosidade dinâmica de um fluido é a propriedade que possibilita equilibrar, dinamicamente, forças tangenciais externas quando os fluidos estão em movimento. Para os líquidos, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura, enquanto que para gases ocorre exatamente o contrário (BRUNETTI, 2008).
Os fluidos reais possuem viscosidade, em maior ou menor intensidade, de forma que, quando em escoamento com gradientes de velocidade, apresentam fenômenos de atrito viscoso. A viscosidade é causada fundamentalmente pela coesão intermolecular e pela transferência de momento linear através do fluido. Os líquidos se moldam aos recipientes que os contêm, devido ao escoamento causado pela existência de componentes cisalhantes do peso de seus elementos de volume.
No escoamento laminar, o fluido escoa em lâminas paralelas e o atrito viscoso causa tensões cisalhantes entre essas camadas do fluido em movimento. Deve-se observar que somente ocorre manifestação de atrito viscoso, num escoamento, quando há deslocamento relativo entre as partículas fluidas, ou seja, quando existe gradiente de velocidade na direção transversal ao movimento do fluido, que corresponde a uma taxa de deformação dos elementos de volume do fluido.
A viscosidade depende da temperatura, e verificam-se efeitos opostos sobre a viscosidade de gases e de líquidos em função da variação da temperatura. Em geral, nos gases a coesão intermolecular é desprezível, resultando no fato de que a tensão cisalhante entre duas camadas do fluido em escoamento é devida à transferência de momento linear entre essas camadas. No escoamento laminar, o movimento do fluido ocorre em lâminas paralelas. Devido ao movimento molecular caótico resulta transferência de moléculas na direção transversal ao escoamento entre camadas com velocidades diferentes, ou seja, ocorre transferência de momento linear entre as camadas, decorrente das colisões intermoleculares. Essa atividade molecular aumenta com o acréscimo de temperatura, de forma que a viscosidade aumenta com a temperatura nos gases. 
Nos líquidos, as distâncias intermoleculares e a intensidade dos movimentos das moléculas são muito menores que nos gases, de forma que a transferência de momento linear entre as camadas, devido aos movimentos moleculares, pode ser desprezada. Assim, as tensões cisalhantes e a viscosidade dependem principalmente da intensidade das forças de coesão intermolecular que diminuem com o acréscimo de temperatura, de maneira que a viscosidade dos líquidos diminui com o aumento da temperatura. 
Em várias equações da mecânica dos fluidos, aparece o quociente entre a viscosidade absoluta ou dinâmica e a massa específica do fluido, sendo conveniente a definição de uma outra propriedade chamada de viscosidade cinemática do fluido.
2.OBJETIVO
Determinar a viscosidade de fluidos conhecidos fornecidos em laboratório.
Usando o método das esferas, determinar a velocidade terminal de queda de cada esfera.
Obtenção da viscosidade do fluido usando um método gráfico.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais e reagentes:
	Os materiais e reagentes necessários para a execução do experimento foram os seguintes: como reagentes utilizou-se água e xarope de glicose; os materiais utilizados foram: 01 balança analítica, 01 cronômetro, 02 esferas de vidro, 01 fita métrica, 01 paquímetro, 02 picnômetros, 03 provetas de 100 ml e 01 termômetro.
3.2 Métodos
	O experimento foi dividido em três etapas, sendo que na primeira etapa teve início com a seleção de duas esferas de vidro cujas características foram semelhantes como o diâmetro e massa. Em seguida, mediu-se o diâmetro das esferas com o auxílio do paquímetro, sendo pesadas posteriormente na balança analítica, logo após esses procedimentos, foi dado continuidade ao experimento, adicionando-se 50 ml de água em cada proveta (100 ml) nas quais, as esferas foram lançadas, tomando-se notas dos volumes antes e depois do lançamento da esfera para os cálculos da densidade das mesmas.
Tabela 1 – Dados obtidos a partir da pesagem, medida do diâmetro e deslocamento da esfera
	Tratamento
	Esfera 1
	Esfera 2
	Média
	Diâmetro (cm)
	1,5
	1,55
	1,525
	Volume (ml)
	4
	4
	4
	Massa (g)
	8,015
	8,396
	8,2055
Na segunda etapa, pesou-se cada picnômetro (10ml) vazio e, em seguida mediu-se a temperatura dos dois fluidos (25ºC), e encheu-se cada um com água e xarope de glicose respectivamente, pesou-os novamente, os dados das pesagens foram anotados para os cálculos das densidades dos fluidos.
 E na terceira etapa, foram separadas duas provetas (100 ml) que, com o paquímetro, foi medido o diâmetro de cada proveta, sendo que para cada proveta, foi realizado três medidas em diferentes posições angulares (parte superior, inferior e meio) e com a fita métrica, mediu-se a altura de cada uma, posteriormente, foi adicionado água até a borda em uma proveta e na outra proveta, adicionou-se o xarope de glicose, em seguida, foi lançado uma esfera de vidro em cada proveta, observando o tempo que esta levaria para chegar ao fundo de cada proveta, o tempo foi cronometrado simultaneamente ao lançamento de cada esfera, os valores referentes ao tempo gasto pela esfera para chegar até o fundo foi anotado para a obtenção da viscosidade dos fluidos e para velocidade terminal das esferas.
	Para os cálculos foram utilizados o valor médio para cada procedimento, exceto naqueles que não foram possíveis de repetições. Na resolução dos cálculos da viscosidade dinâmica (μ), viscosidade cinemática (𝝂) dos fluidos, Número de Reynolds e velocidade terminal (v), utilizou-se as seguintes equações:
Em que, μ é a viscosidade dinâmica; 𝝂, a viscosidade cinemática; NRe, o Número de Reynolds; D, o diâmetro da esfera (m); g, a aceleração da gravidade (m/s²); r, o raio da esfera em (m); ρe, a densidade da esfera (kg/m³); ρf, a densidade do fluido (kg/m³); t, o tempo (s) e v, a velocidade (m/s).
04 RESULTADOS E DISCURSÕES
Tabela 2 – Resultados experimentais da viscosidade da água e xarope de glicose
	Tratamento
	Água
	Xarope de glicose
	Deslocamento (m)
	0,24
	0,238
	Tempo (s)
	0,79
	2,30
	Velocidade terminal (m/s)
	0,3038
	0,1035
	Densidade (kg/m³)
	1290
	1940
	Viscosidade dinâmica (N.s/m²)
	0,3175
	0,13593
	Viscosidade cinemática (m²/s)
	2,46x10-4
	7,0x10-5
	Número de Reynolds
	18,82
	38,96
	De acordo com os dados representados na tabela 2, nota-se que há diferença nas características físicas dos fluidos. Com os dados obtidos neste experimento, observou-se que tempo e a velocidade é inversamente proporcional, na água, o tempo gasto foi menor que um minuto e a velocidade foi praticamente o triplo da velocidade da esfera no xarope de glicose.
A viscosidade é a propriedade do fluido responsável pela determinação da velocidade que a esfera atingiu na resistência do fluido até o tempo necessário que esta gastou para chegar ao fundo da proveta. Comprova-se que a água apresenta baixa resistência e atingeuma velocidade muito maior em um tempo considerável curto em relação ao xarope de glicose que é muito mais lento, pois a viscosidade do xarope de glicose é muito maior do que a da água, ou seja, o xarope de glicose oferece uma resistência maior à deformação por cisalhamento. 
O escoamento experimental para os dois fluidos foi de caráter laminar, conforme dados obtidos pela a equação de Reynolds é baixo, ou seja, o movimento dos fluidos é altamente ordenado caracterizado por camadas suaves. Segundo Çengel (2012), o escoamento dos fluidos de alta viscosidade com baixas velocidades é tipicamente laminar.
05 CONSIDERAÇÕES FINAIS
	Através deste experimento foi possível determinar o coeficiente de viscosidade cinemática e dinâmica em dois fluidos, a água e o xarope de glicose utilizando o princípio operacional do viscosímetro de Stokes baseado na determinação da velocidade de queda livre de uma esfera através do fluido no qual foram obtidos os valores da viscosidade. A viscosidade de um fluido está diretamente relacionada com a densidade do fluido, quanto mais denso for, mais viscoso é o fluido.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos fluidos, 2ª Ed. Pearson, São Paulo, 2008.
ÇENGEL, Yunus. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. Porto alegre: AMGH, 2012
LIVI, P. Celso. Fundamentos de Fenômenos de Transporte: um texto para cursos básicos. LTC, 2004