Exp 4: Determinação do coeficiente de viscosidade de líquidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
Curso: Farmácia 
Disciplina: Físico-Química Experimental - QMC 5453 Turma: 3102C 
Professor: Nito Angelo Debacher 
Data da experiência: 27/03/2018 
Alunos: Joscelin Esther Kunze, Luiz Gustavo Branco Bellini, Silvestre Lacerda de Aguiar, Tayna 
Gonçalves 
 
 
Introdução 
Reologia é a ciência que trata das deformações e do fluxo ou escoamento da matéria 
causado pela aplicação de uma força. No âmbito das ciências biológicas e farmacêuticas, 
a reologia é indispensável para o entendimento de diferentes fenômenos, muitos deles 
essenciais à vida, bem como a eficácia de medicamentos e a otimização de processos 
tecnológicos. A reologia abrange diferentes propriedades associadas à deformação da 
matéria e entre elas está a viscosidade que será o tema desse experimento. 
A viscosidade de um fluido indica sua resistência ao escoamento sendo o inverso da 
viscosidade, a fluidez. 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, podendo ser 
determinada por vários métodos, como: através da resistência de líquidos ao 
escoamento, tempo de vazão de um líquido através de um capilar (viscosímetro de 
Oswald); da medida do tempo de queda de uma esfera através de um líquido 
(Höppler);etc. 
O viscosímetro de Ostwald permite a determinação do coeficiente de viscosidade a partir 
de um líquido definido como padrão. Neste caso as medidas de viscosidade são feitas 
por comparação entre o tempo de vazão de um líquido qualquer, geralmente água, e do 
líquido cuja viscosidade se deseja comparar. O viscosímetro de Ostwald não é adequado 
para líquidos não newtonianos, pois não permite variar a tensão de cisalhamento, mas 
é adequado para líquidos newtonianos, de baixa viscosidade. 
Para líquidos mais viscosos como glicerina e óleos em geral, pode-se determinar a 
viscosidade dinâmica pelo método da velocidade da queda de bolas através do líquido, 
com o Viscosímetro de Höppler. Este método é indicado para líquidos transparentes e 
de viscosidade média do tipo newtoniano. 
Objetivos 
Determinar o coeficiente de viscosidade de líquidos de baixa viscosidade empregando 
os viscosímetros de Ostwald e Höppler. 
 
 
 
Experimental 
Materiais 
Reagentes: água destilada, sacarose (açúcar). 
Vidraria: 2 pipetas graduadas de 10 ml, 1 béquer de 100 ml, 1 proveta de 100 ml; 1 
picnômetro. 
Equipamentos: Viscosímetro de Ostwald, Viscosímetro de Höpper; Refratômetro; 
Balança. 
Outros: cronômetro; pipetador tipo persa; espátula; termômetro. 
 
Para calcular o coeficiente de viscosidade foi preparada uma solução de sacarose 10%. 
Para conferir sua concentração real foi utilizado um refratômetro, e o valor médio 
determinado pelo grupo foi de 9,2%. 
Em seguida foram feitos os procedimentos para a realização do cálculo da densidade da 
solução com a utilização de um picnômetro. Primeiro o picnômetro foi pesado vazio 
(24,440 g), então foi preenchido com água até transbordar e novamente pesado (77,041 
g), a partir dos dados coletados e sabendo que a densidade da água é 1 g/cm ³ 
calculamos o volume do picnômetro, 52,601 cm³. O picnômetro foi esvaziado e 
preenchido até transbordar com a solução de sacarose e foi novamente pesado (79,093 
g), e com os novos dados calculamos a densidade da solução de sacarose, 1,039 g/cm³ a 
temperatura de 24,5ºC . 
Após o cálculo da densidade no picnômetro, manipulamos o Viscosímetro de Ostwald. 
Primeiramente ele foi lavado com 4 ml de água. Depois foram adicionadas mais 8 ml de 
água pelo tubo 1 e com o pipetador sugamos o líquido até o bulbo C do tubo 2, e 
cronometramos o tempo que o líquido demorava para escorrer entre as marcas “m” e 
“n” depois de removido o pipetador. O tempo médio encontrado foi de 32,20 s. O mesmo 
procedimento foi repetido para a solução de sacarose e o tempo médio encontrado foi 
de 38,22s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(Viscosímetro de Ostwald) 
 
Depois foi a vez do Viscosímetro de Höppler. Primeiro adicionamos um pouco de água 
por uma das extremidades e giramos o viscosímetro, para fazer a sua lavagem. Em 
seguida, lavamos a esfera de vidro com água, inserimos a esfera no aparelho, 
completamos o tubo com água e cronometramos o tempo que a bola leva para cair de 
A até B, as medidas foram feitas todas na mesma direção. O tempo médio encontrado 
foi de 55,73s para a água. O mesmo procedimento foi repetido para a solução de 
sacarose e o tempo médio encontrado foi de 74,74 s. 
 
 
 
 
 
 
 (Viscosímetro de Höppler) 
 
Resultados e discussão 
Tratamento de dados: 
Viscosidade relativa pelo método de Ostwald 
 
Líquido 1: solução de sacarose 
Líquido 2: água 
 
Viscosidade relativa pelo método de Hoppler 
 
Líquido 1: sacarose 
Líquido 2: água 
 
 
 
 
 
Viscosidade absoluta 
 
 
Viscosidade relativa: quando a viscosidade é medida com relação a um padrão 
Viscosidade absoluta: é dada em termos de força requerida para mover uma unidade 
de área a uma unidade de distância. 
Viscosidade cinemática: é a relação entre viscosidade absoluta e a densidade de um 
fluido 
 
Refratômetro 
Foi obtido o seguinte valor quando o refratômetro foi analisado por quatro alunos 
diferentes 
Observação 1 Observação 2 Observação 3 Observação 4 
9,2% 9,2% 9,2% 9,2% 
 
 
 
 
Densidade da sacarose 
Através do procedimento descrito na parte experimental deste trabalho o volume do 
picnômetro pôde ser determinado através do cálculo: 
d=m/v 
1,0g/cm³= 77,041 – 24,440/v 
Vpicnômetro = 52,601 cm³ 
 
Para calcularmos a densidade da sacarose usamos relação d= m/v, onde: 
d= densidade da sacarose 
m= massa da sacarose 
v = volume do picnômetro 
Uma vez que já havíamos encontrado através de medição em balança de precisão a 
massa do picnômetro cheio de sacarose (79,093g) e a massa do picnômetro vazio 
Dados da literatura de uma solução de sacarose 9% 
Massa % Densidade(g/cm³) 
Viscosidade absoluta 
(mPa.s) 
9 1,0340 1,294 
 
(24,440g), subtraímos esses valores e encontramos a massa da sacarose. De posse 
desses dados chegamos ao valor de 1,039g/cm3 para a densidade da sacarose conforme 
o cálculo abaixo: 
d=m/v 
 
d=79,093- 24,440/52,601 
 
d=1,0390 g/cm³ 
Erro densidade sacarose: 
 
1,0340-1,0390/1,0340 = 0,0048 x100= 0,48% 
 
O erro é desprezível e pode ser descartado. 
 
Viscosímetro de Ostwald 
O viscosímetro de Ostwald 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. Usa- se para tanto a equação: 
 
 
 
 
 
 
Onde d1 e d2 são as densidades dos fluidos desconhecido e conhecido(padrão), 
respectivamente, e t1 e t2 são os tempos gastos para que se escoem volumes iguais. 
O efeito da temperatura sobre o coeficiente de viscosidade de um fluido difere 
notadamente segundo o fluido, se é um líquido ou gás. Nos gases, o coeficiente aumenta 
com a temperatura, mas nos líquidos diminui com a elevação da temperatura. 
 
Tempo de escoamento 
Água Sacarose 
33’’33s 39’’31s 
32’’38s 37’’06s 
30’’90s 38’’30s 
Média=32,20s Média= 38,22s 
 
Ao calcularmos (questão 2) a viscosidade relativa da sacarose em relação a água 
obtivemos o valor de 1,233. Isso significa que a viscosidade da sacarose é 1,233 vezes 
maior que a da água.Isso ocorre porque a sacarose apresenta maior resistência ao 
escoamento em comparação a água pois a viscosidade corresponde ao atrito interno nos 
fluidos devido às interações intermoleculares, e a sacarose, quando dissolvida na água, 
estabelece novas ligações de hidrogênio entre os grupamentos hidroxila polares das 
moléculas de sacarose e as moléculas de água, também polares. 
Viscosímetro de Höppler 
A medida de viscosidade no viscosímetro Höppler está relacionada com o tempo de 
queda de uma esfera dentro de um tubo cilíndrico inclinado. É indicado para líquidos 
transparentes e de viscosidade média do tipo newtoniano. 
Este método é adequado para determinar a viscosidade relativa e absoluta, e, 
consequentemente a viscosidade cinemática. 
Medições experimentais: 
Tempo de escoamento 
Água Sacarose 
56’’02s 75,17’’s 
55”91 74,52’’s 
55’’28s 74,54’’s 
Média= 55,73s Média= 74,74s 
 
Dados da esfera de vidro utilizada no experimento 
Densidade(g/cm³) Constante específica da esfera forward(K) 
2,226 0,013399 
 
Ao calcularmos a viscosidade absoluta da sacarose obtivemos o valor de 1,188 mPa.s , 
enquanto que seu valor na literatura é de 1,294 mPa.s ,apresentando um erro de 8,19% 
que pode ter sido causado pela não exata medição do tempo de escoamento da esfera 
e por termos usado no cálculo do erro o valor tabelado pela literatura (1,294 mPa.s) para 
a viscosidade da sacarose a temperatura de 20ºC, sendo que a temperatura aferida para 
a sacarose foi de 24,5 ºC e sabemos que o aumento da temperatura diminui a 
viscosidade. 
 
Enquanto que para a viscosidade cinemática o valor de 1,144 cm²/s foi encontrado 
indicando que a cada segundo o líquido escoa 1,144 cm². 
E, em relação a viscosidade relativa calculada pelo método de Hoppler o valor de 1,298 
foi obtido indicando que a viscosidade da sacarose a temperatura de 24,5 ºC é 1,298 
vezes maior que a da água, devido as maiores interações intermoleculares existentes na 
solução de sacarose. 
 
Viscosidade e densidade 
 
A relação é que ambas, viscosidade e densidade, são propriedades específicas que estão 
relacionadas ao fluído. 
- Viscosidade: É o inverso da fluidez, mede a resistência em fluir. 
-Densidade: É a relação entre volume e massa. 
Porém a viscosidade e a densidade não são relacionadas. Líquidos com densidades 
semelhantes podem ter viscosidades muito diferentes. 
 
Conclusão 
Especialmente no ramo das ciências farmacêuticas, a viscosidade tem fundamental 
importância, onde se torna indispensável para o entendimento de diversos fenômenos 
e processos encontrados e empregados na fabricação de medicamentos e suas ações. 
Através desta experiência foi possível verificar a viscosidade de líquidos utilizando o 
viscosímetro de Ostwald e o viscosímetro de Höppler. Entre os dois líquidos verificados 
no experimento a água apresentou-se menos viscosa. Obtivemos também a densidade 
da sacarose 1,039 g/cm³ com o auxílio de um picnômetro. Notamos também a 
importância de se medir a temperatura do líquido para o cálculo do erro, uma vez que a 
viscosidade dessas substâncias diminui com o aumento da temperatura. 
 
Questionário 
1- Determine a densidade (d) da solução de sacarose e calcule o erro experimental. 
 
Cálculo do volume do picnômetro: 
Massa do picnômetro cheio = 77,041 g 
Massa do picnômetro vazio = 24,440g 
Densidade da água = 1,0 g/cm3 
 
V= 
𝑚
𝑑
 = 
77,041−24,440
1
 = 52,601 cm3 
 
 
 
Cálculo da densidade da solução de sacarose: 
Massa do picnômetro cheio com solução de sacarose = 79,093 g 
Massa do picnômetro vazio = 24,440 g 
Volume do picnômetro = 52,601 cm³ 
 
 
d = 
𝑚
𝑣
 = 
79,093−24,440
52,601
 = 1,0390 g/cm3 
 
Cálculo do erro experimental: 
1,0340-1,0390/1,0340 = 0,0048 x100= 0,48% 
 
2- Determine, para o método de Ostwald, a viscosidade relativa (à água) para a solução 
de sacarose nas condições de temperatura da experiência. Discuta o resultado. 
Temperatura medida para a sacarose e água = 24,5º C 
Viscosímetro de Ostwald 
 
Água Sacarose 
T1 = 33``33 s 
T2= 32``38 s 
T3= 30``90 s 
Média = 32,20s 
T1= 39``31 s 
T2= 37``06 s 
T3= 38``30 s 
Média= 38,22s 
 
 
= 
(1,0390) 38,22
(1) 32,20
 = 1,233 
 
A viscosidade relativa da sacarose foi 1,233 indicando que a fluidez da água é 1,233 vezes 
maior que a da sacarose. Isso porque a sacarose apresenta mais interações 
intermoleculares e, consequentemente, maior atrito interno devido à essas interações, 
aumentando sua viscosidade. 
 
 
 
 
 
3- Determine para o método de Höppler a viscosidade relativa à água e a viscosidade 
cinemática para a solução de sacarose. Discuta os resultados e calcule o erro 
experimental. 
 
Tempo de escoamento 
Água Sacarose 
56’’02s 75,17’’s 
55”91 74,52’’s 
55’’28s 74,54’’s 
Média= 55,73s Média= 74,74s 
 
Cálculo da viscosidade relativa: 



rel= 74,74(2,226-1,039)/55,73(2,226-1) 
 = 88,716/68,324= 1,298 
 
Cálculo da viscosidade cinemática: 
d sendo que tds - dLK 
 
V= 74,74.(2,226-1,039).0,013399/1,039= 1,144 cm2/s 
 
Erro experimental viscosidade cinemática: (1,294 – 1,144)x100/1,294= 11,59% 
 
Discussão: a viscosidade relativa à água foi de 1,298, calculada a partir dos tempos de 
escoamento e densidades das soluções, ou seja, pela relação entre as diferenças da 
solução de sacarose e da solução de referência (água), que influenciam diretamente na 
viscosidade. Esse resultado indica que a viscosidade da sacarose é 1,298 vezes maior que 
a da água, devido as maiores interações intermoleculares existentes na solução de 
sacarose. 
A viscosidade cinemática da sacarose foi de 1,144 cm²/s, calculada através dos dados 
obtidos no experimento, que considera a densidade da esfera de vidro, sua constante, o 
tempo de escoamento e a densidade do líquido. Esse valor indica que a cada segundo o 
líquido escoa 1,144 cm² aproximadamente. 
O erro experimental encontrado em relação ao valor teórico (1,294* cm²/s) foi de 
11,59%. 
 
*observação: para o cálculo do erro experimental da viscosidade cinemática usamos 
como valor da literatura, o dado fornecido para a viscosidade da sacarose que 
encontramos na tabela plastificada que nos foi fornecida em aula. 
 
4- Determine, para o método de Höppler a viscosidade absoluta dos líquidos (água e 
solução de sacarose). Discuta os resultados e calcule o erro experimental. 
 
 
Viscosidade absoluta da água: 
 
Temperatura da água = 24,5 ºC ou 297,65 K 
Viscosidade absoluta da água a 24,5 ºC ou 297,65K (tabela) = 0,890 
 
Sendo viscosidade absoluta tds - dLK 
 
ղabs (água)= 55,73(2,226-1)0,013399 
ղ= 0,915 mPa.s 
 
Erro experimental:(0,890-0,915)x100/0,890 = 2,80% 
 
Viscosidade absoluta da sacarose: 
 
Temperatura da sacarose = 24,5 ºC 
Viscosidade absoluta da sacarose a 20ºC (tabela ) = 1,294 
 
ղabs=74,74(2,226-1,039)0,013399 
ղ=1,188 mPa.s 
 
Erro experimental: (1,294-1,188)x100/1,294= 8,19% 
 
Discussão: A viscosidade absoluta da água calculada a partir da análise da queda da 
esfera pelo líquido foi de 0,915mPa.s, sendo que está bem próxima do valor teórico de 
0,890 mPa.s para a temperatura aferida (24,5 ºC ou 297,65K) com erro experimental de 
5%. 
 
O erro pode ter sido causado pela não exata medição do tempo de escoamento da 
esfera. 
 
Enquanto que, para a sacarose, foi determinado viscosidade absoluta de 1,188 mPa.s, 
com erro de 8,19% em relação ao valor teórico de 1,294 mPa.s. 
 
O erro pode ter sido causado pela não exata medição do tempo de escoamento da esfera 
e por termos usado no cálculo do erro o valor tabeladopara a viscosidade da sacarose a 
temperatura de 20ºC, sendo que a temperatura aferida para a sacarose foi de 24,5 ºC e 
sabemos que o aumento da temperatura diminui a viscosidade. 
 
Observamos que a viscosidade da sacarose é maior que a da água, logo, sua fluidez será 
menor e a solução de sacarose possuirá mais dificuldade para escoar. 
 
 
5-Estudos da dependência da viscosidade com a concentração de soluções poliméricas 
são importantes para obter informações relativas à solubilidade do polímero e 
também sobre sua massa molar média. Defina os seguintes termos utilizados para 
expressar a viscosidade de soluções poliméricas: 
 
a) viscosidade relativa: É a relação entre a viscosidade da solução e a viscosidade do 
solvente puro. 
b) viscosidade específica: É o valor de viscosidade relativa menos uma unidade ( Nrel-1) 
c) viscosidade reduzida: É usada quando a solução tem comportamento ideal, ou seja, 
não se altera conforme a mudança de concentração. 
d) viscosidade intrínseca: Está relacionada ao tamanho linear de uma cadeia polimérica 
es de uma determinada massa molar. É o valor de viscosidade quando a concentração é 
igual a zero, em um gráfico de viscosidade específica por concentração (para soluções 
reais).