Determinação Do Coeficiente De Viscosidade Utilizando Um Viscosímetro De Ostwald

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Universidade Estadual da Paraíba
Centro de Ciências e Tecnologia
Departamento de Química
Licenciatura em Química
DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE UTILIZANDO UM VISCOSÍMETRO DE OSTWALD.
Disciplina: Físico-Química Experimental
Aluno: Antonio Junior Costa Barbosa
Prof ª: Maria da Conceição da Nóbrega Machado 
Campina Grande-PB, Abril/2018
1 – INTRODUÇÂO
	Viscosidade é a resistência apresentada por um fluido à alteração de sua forma ou aos movimentos internos de suas moléculas entre elas mesmas. A viscosidade de um fluido indica sua resistência ao escoamento sendo o inverso da viscosidade, a fluidez.
	Comumente percebida como grossura, ou resistência ao despejamento, a viscosidade define que: quanto maior a viscosidade, menor avelocidade em que o fluído se movimenta, onde menor será a quantidade de matériatransportada pelo líquido. O inverso também é verdadeiro, quanto menor a viscosidade mais o fluido se movimenta. 
	A viscosidadede um líquido, estaticamente mede a resistência interna oferecidaao movimento relativo de diferentes partes desse líquido. Ou seja, a viscosidade mede aresistência de um líquido em fluir (escoar).Assim, como na maioria das substâncias, vários fatores influenciam nascaracterísticas físicas e químicas destas. Podemos citar o aumento da temperatura que diminui a viscosidade, pois as moléculas tendem a se afastar umas das outras; também a concentração, onde líquidos mais concentrados se apresentam mais viscosos.
	A Lei de Newton para o fluxo do fluído considera camadas paralelas de líquido com expressura dx e área A. A camada inferior do líquido é fixa. Uma força é aplicada na camada superior com velocidade constante. A velocidade de escoamento () representa a diferença de velocidade entre camadas consecutivas (com distância dx). A tensão de cisalhamento é a força sobre área () necessária para iniciar o fluxo. Para fluídos newtonianos, a velocidade deescoamento () é proporcional a tensão de cisalhamento () e a viscosidade, sendo constante, as iguala A Tensão de Cisalhamento é a razão entre a o módulo da componente tangencial da força é a área da superfície sobre a qual a força está sendo aplicada.
Sendo a constante de proporcionalidade, a viscosidade do fluido. Assim, todos os fluidos que seguem este comportamento são denominados fluidos newtonianos. Matematicamente temos:
onde η é o coeficiente de viscosidade do fluido (viscosidade dinâmica ou absoluta), o qual depende de sua natureza.
O comportamento reológico de uma líquido é frequentemente representado pela sua curva de fluxo. Os líquidos podem ser classificados como newtonianos e não- newtonianos, de acordo com determinadas características. 
Os líquidos newtonianos são puros e apresentam o gráfico da tensão de cisalhamento em função da taxa de cisalhamento, à temperatura e pressão constantes, linear, onde a viscosidade será constante e igual ao coeficiente angular da reta. São assim chamados por que foi Newton quem primeiro observou essa relação. Muitas soluções (concentradas) apresentam desvios deste comportamento e, por isso, são denominadas não-newtonianas. 
A viscosidade de um líquido é medida em aparelhos denominados viscosímetros. Esses podem ser divididos em dois grupo: o primário, que realiza medida direta da tensão e da taxa de deformação da amostra de fluido (viscosímetro de disco, cilindro rotativo); e o secundário, que demonstram a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação indiretamente (viscosímetro capilar, de Stokes).
A medida da viscosidade pode ser obtida através da resistência de líquidos ao escoamento, da medida do tempo de queda de uma esfera através de um líquido (viscosímetro de Hoppler), através da medição da resistência ao movimento de rotação de eixos metálicos quando imersos na amostra (reômetro de Brookfield) e do tempo de vazão de um líquido através de um capilar (viscosímetro de Ostwald – método utilizado para este experimento). O viscosímetro de Ostwald obedece a lei de Pouiselle, que mede o tempo de vazão através do capilar. 
O viscosímetro de Ostwald, permite uma determinação simples do coeficiente de viscosidade a partir da substância padrão. Nesse 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. A equação usada é:
Onde d1 e d2 são as densidades dos fluidos conhecido e desconhecido, respectivamente e t1 e t2 são os tempos correspondentes para que escoem volumes iguais dos líquidos. A precisão na operação com esse viscosímetro depende do controle das variáveis temperatura, tempo, alinhamento vertical e volume da substância estudada. 
2 – OBJETIVO
	Calcular, utilizando o viscosímetro de Ostwald, a viscosidade de líquidos como a água destilada, o álcool etílico, acetona e de soluções de sacarose, em diferentes concentrações. 
3 - MATERIAIS E REAGENTES:
3.1 - Substâncias Utilizadas: 
Água destilada;
Álcool etílico;
Acetona;
3.2 – Materiais:
Termômetro;
Viscosímetro de Ostwald;
Pipeta de 10 ml;
Béquer de 50 ml;
Cronômetro.
4 - PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
	Para dar início ao experimento, verificou-se a temperatura inicial utilizando o termômetro a anotou-se. Lavou-se o viscosímetro, antes de realizar a experiência, utilizando a água destilada, para evitar impurezas que interrompessem a sequência experimental. Acoplou-se o viscosímetro ao suporte, controlando bem para que, em cada experiência, ficasse na mesma posição vertical. Pipetou-se 10 ml de água destilada no viscosímetro, pela abertura mais larga. Com o auxílio de um pipetador fez-se subir o líquido no braço capilar, por sucção, até chegar a um nível acima da marca. Deixou-se que o nível de água chegasse a marca e então o cronômetro foi acionado para que se pudesse verificar o tempo que o líquido demora para escoar da marca até uma segunda marca. Um cronômetro e um celular com cronômetro foram utilizados, os tempos anotados e, a partir destes, uma média de tempo obtida. A sequência foi repetida 2 vezes com o álcool etílico, a acetona. A temperatura foi aferida ao término do experimento, tendo em vista a obtenção de uma temperatura média. 
5. RESULTADOS
Quadro 1: Anotações dos dados experimentais.
	
	Água
	Álcool PA
	Acetona PA
	Tempo escoamento (t1)
	
247 seg
	
422 seg
	
116 seg
	Tempo escoamento (t2)
	
248 seg
	
428 seg
	
126 seg
	Tempo médio
	247,5 seg
	425 seg
	121 seg
Quadro 2- Massa específica dos líquidos utilizados.
	Substância
	ρ (g/cm³)
	Água
	0,9975
	Álcool PA
	0,7861
	Acetona
	0,7884
6. EQUAÇÕES E CÁLCULOS.
6.1 – Equação da viscosidade dinâmica da água, álcool e acetona.
6.2 - Interpretando as viscosidades da água, temos:
 
6.3 – Equação e cálculo da viscosidade dinâmica do álcool:
6.4 – Equação e cálculo da viscosidade dinâmica da acetona:
6.5 – Equação e cálculo da viscosidade cinemática do álcool:
6.6 - Equação e cálculo viscosidade cinemática da acetona:
6.7 - Equação e cálculo do erro da viscosidade dinâmica para o álcool:
6.7 - Equação e cálculo do erro da viscosidade dinâmica para a acetona:
7 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
	As diferenças entre os valores obtidos experimentalmente e os valores teóricos pode ser explicado pelo erro inerente a metodologia aplicada, como também pelas condições do laboratório, dos materiais utilizados para o experimento e dos reagentes. Considerando também que pode ter havido erro na contagem do tempo de escoamento dos líquidos utilizados. O experimento permitiu-nos obter, através das equações de escoamento laminar, os coeficientes de viscosidade de alguns líquidos baseando-se em suas densidades por viscosímetro de Ostwald.
9- REFERÊNCIAS
ALMEIDA, Alexandre M,. BARAN, Franklin S.; MELO, Pamela T. H.; OLIVEIRA, Alisson R.; SILVA, Rodrigo C.; Viscodidade e Número de Reynolds. Faculdade de telêmaco Borba – PR: 2009. Disponível em <<http://www.ebah.com.br/viscosidade-e-numero-de-reynols-pdf-a16286.html>>Acesso em: 13 de Agosto de 2016.
ATKINS, P. W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 965 p.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOÍAS, Viscosimetria, Instituto de Química. Disponível em: <https://anselmo.quimica.ufg.br/up/56/o/FQExpServ_P4_viscosimetria.pdf>. Acesso em 13 de Agosto de 2016.