Experimento 4 - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Físico-química experimental 
Experimento 4- DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Departamento de Química 
QMC 5453 – Laboratório de Físico-Química Experimental 
Professor: Nito Angelo Debacher 
Grupo: Christinni Venturi, Júlia Azevedo, Júlia Kinetz, Júlia Rozicki 
Florianópolis, 20 de agosto de 2019 
 
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Sumário 
1. Introdução.................................................................................................................................3 
2. Objetivo.....................................................................................................................................4 
3. 3. Materiais e Procedimento.....................................................................................................5 
4. Resultados e Discussão..............................................................................................................7 
5. Conclusão................................................................................................................................11 
6. Bibliografia..............................................................................................................................12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
De acordo com Florence (2003), a viscosidade de um líquido (inverso da fluidez) mede 
a resistência interna (resistência em fluir) oferecida ao movimento relativo de diferentes 
partes desse líquido. A viscosidade não está diretamente relacionada com a densidade do 
líquido, que é a relação massa/volume. Por exemplo, o óleo de soja é mais viscoso que a água, 
embora seja menos denso. 
A viscosidade é medida através de um teste físico aplicado a fluídos (líquidos puros, 
soluções, emulsões, suspensões e preparações semi-sólidas). A viscosidade está relacionada 
com a fluidez, ou seja, a velocidade de deslizamento do fluído sobre ele mesmo e ao 
tixotropismo (propriedade de certos géis de se liquefazerem quando agitados e retornarem ao 
seu estado primitivo ao cessar a agitação) das amostras analisadas. 
Dependendo de suas características de fluxo os materiais fluídos são classificados em 
duas grandes categorias newtonianos e não newtonianos. O fluxo newtoniano caracteriza-se 
por acontecer com viscosidade constante, independente da velocidade de cisalhamento 
aplicada, enquanto o não newtoniano caracteriza-se por uma mudança na viscosidade com o 
aumento na velocidade de cisalhamento. 
Viscosímetro de Höppler (indicado para líquidos transparentes e de viscosidade média 
do tipo newtoniano) é medida pela velocidade de queda de uma esfera dentro de um líquido 
colocado em um cilindro vertical de vidro. 
O viscosímetro de Ostwald, cuja viscosidade é medida pela velocidade de escoamento 
do líquido através de um capilar de vidro, sendo adequado para líquidos newtonianos, de 
baixa viscosidade, permite a determinação do coeficiente de viscosidade a partir de um líquido 
definido como padrão, geralmente a água. 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. 
A partir da medida dos tempos de escoamento (t1) densidade (d1) do líquido um e dos 
tempos de escoamento do líquido dois (t2) e densidade (d2) podemos determinar a 
viscosidade relativa do líquido. Chamando de “2” o líquido padrão e de “1” o líquido cuja 
viscosidade se deseja medir, e aplicando a equação de Poiseuille para ambos os líquidos, pode-
se chegar a seguinte relação, equação 3: 
 ηrel= η1= (d1)t1 (3) 
 η2 (d2)t2 
Onde η, d e t são, respectivamente, o coeficiente de viscosidade dinâmica, a densidade 
específica e o tempo de escoamento de igual volume dos líquidos 1 e 2. Assim, η1/η2 
representa a viscosidade relativa do líquido “1” com relação à água. 
Este método é aplicado com bons resultados para líquidos com viscosidades baixas 
tipo água, álcool, acetona, soluções diluídas, entre outros. 
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 também é apropriado para determinar a viscosidade 
absoluta de líquidos, usando a equação 4: 
 η= t(ds - dL)K (4) 
A viscosidade relativa no método de Höppler pode ser determinada pela equação 5: 
 ηexp = (ds-d1)t1 (5) 
 (ds-d2)t2 
4 
 
2. Objetivos 
Determinar o coeficiente de viscosidade de líquidos de baixa viscosidade empregando 
os viscosímetros de Ostwald e Höppler. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Materiais e Procedimento 
3.1. 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 Höppler 
 Refratômetro 
 Balança 
 Outros: cronômetro 
 Pipetador tipo pera 
 Espátula 
3.2. Procedimento 
Solução de sacarose 
Preparou-se 100 mL de solução de sacarose a 10 % massa/volume (m/v). Conferiu-se a 
concentração (grau BRIX) da solução, com o refratômetro, sendo o valor obtido de 9,5%. 
Porém como a medição da solução ocorreu após uma medição no viscosímetro, pode ter 
ocorrido uma diluição devido o contato com a agua, logo para efeitos de calculo, considerou-
se que a solução era de 10%. 
Determinação da densidade de líquidos- Picnômetro 
i) Determinou-se o volume do picnômetro através da relação: densidade é 
massa/volume (d = m/v). 
ii) Pesou-se o picnômetro seco com tampa, encheu-se com água até derramar, 
colocou-se a tampa, secou-o por fora e pesou-se novamente. Considerou-se a 
densidade da água igual a 1,0 gcm3. 
iii) Determinou-se a densidade da solução de sacarose. (d = m/v). 
iv) Encheu-se o picnômetro com a solução de açúcar até derramar, colou-se a tampa, 
a seguir ele foi seco por fora e pesado novamente. 
 
 
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3.3 Viscosímetro de Ostwald 
Antes de usar enxaguou-se o viscosímetro com o líquido a ser usado antes de fazer as 
medidas. Descartou-se o líquido. 
Medida da viscosidade 
1. Colocou-se cerca de 8 mL do líquido a ser usado no viscosímetro (água ou solução 
de sacarose). O líquido preencheu parcialmente o bulbo (A) e evitou-se a formação 
de bolhas durante as medidas. Usou-se um pipetador para sugar o líquido até o 
bulbo (C), tubo 2. 
2. Removeu-se o pipetador e deixou-se o líquido escoar livremente cronometrando o 
tempo necessário para que o líquido escorresse entre as marcas (m) e (n). 
3. Fez-se 3 medidas, para obter a média (água ou solução de sacarose). Lavou-se o 
viscosímetro. 
3.4 Viscosímetro de Höppler 
Nota: O procedimento acima deve ser realizado para a água e solução de sacarose. 
1. Enxaguou-se o tubo interno do viscosímetro com o líquido a ser usado para 
determinar a viscosidade. Fechou-se a extremidade inferior, colocou-se cerca de 4 mL 
do líquido, fechou-se a extremidade superiore girou-se o viscosímetro sobre o 
suporte. Descartou-se o líquido. 
2. Encheu-se completamente o tubo interno do viscosímetro com água. Para tanto, 
fechou-se a saída inferior do tubo com a tampa disponível. 
3. Escolheu-se a esfera adequada para cada líquido, no caso da agua foi a esfera de vidro. 
4. Colocou-se a esfera no tubo e anotou-se o tempo de queda da esfera entre as marcas 
A e B no viscosímetro. 
5. Repetiu-se o processo por mais duas vezes para obter a média. 
6. Evitou-se o surgimento de bolhas que poderiam prejudicar o experimento. 
7. Lavou-se o viscosímetro e retirou-se a esfera com cuidado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
4. Resultados e discussão 
4.1 Determinação da densidade de líquidos- Picnômetro 
A viscosidade foi definida a partir de uma solução de sacarose preparada com 10g de 
açúcar (sacarose), diluída em água até a marca de 100mL de um balão volumétrico. Após o 
homogenização, a substância foi transferida para um picnômetro. 
Antes dessa transferência, o picnômetro foi pesado duas vezes: uma vez vazio e uma 
vez cheio de água. Na primeira medida, encontrou-se a massa de 24,761g, e na segunda, 
77,560 g. 
(77,560g) - (24,761g) = 52,799g 
Dessa forma foi possível concluir que a massa do volume total da vidraria é 52,799g. E 
adotando a densidade da água como 1 g/mL, tem-se que o volume total é 52,799mL. 
1g/mL = 52,799g 
 x 
Com a solução de sacarose no picnômetro, foi feita a pesagem novamente e obtida a 
massa 79,616 g. Como esse total corresponde a vidraria e a massa de sacarose, é feita uma 
subtração do total encontrado pelo peso do picnômetro, para descobrir a massa da solução. 
(79,616g) – (24,761g)= 54,855 g 
Com esses valores, é calculado a densidade da sacarose com a fórmula d=m/v: 
d= 54,855g = 1,03894 g/mL 
 52,799mL 
Sendo o valor tabelado da densidade da sacarose 10% a 20ºC 1,0381 g/mL, o erro 
experimental é de 0,08091% 
|1,0381-1,03891| = 0,0000891 x 100% = 
 1,0381 
Erro experimental: 0,08091% 
4.2 Viscosímetro de Ostwald 
Após o experimento no Viscosímetro de Ostwald, foi calculado a viscosidade relativa à 
água para a solução de sacarose nas condições de temperatura do dia do experimento, que era 
de 19,5º C. Para calcular, aplicou-se a equação de Poiseuille para ambos os líquidos, chegando 
na relação que corresponde a equação 3: 
 ηrel= η1= (d1)t1 (3) 
 η2 (d2)t2 
 
ηrel= (43,74)x1,0389 = 1,214 η/mPas 
 (37,43)x1 
Comparando com o valor da literatura que é de 1,336 η/mPas.s a 20º celsius, nota-se 
uma variação não significativa e coerente, levando em conta a diferença de temperatura e 
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erros experimentais, tais como o tempo para acionar o cronômetro e o enxague incorreto do 
viscosímetro de Ostwald. 
4.3 Viscosímetro de Höppler 
4.3.1 Viscosidade relativa 
Após realizar as medições no Viscosímetro de Höppler, indicado para líquidos 
transparentes e de viscosidade média do tipo newtoniano, como glicerina e óleos em geral. 
Calcula-se a viscosidade relativa à agua usando a equação 5, da solução de sacarose 10%: 
ηexp = (ds-d1)t1 
 (ds-d2)t2 
 
No qual, utilizou-se a densidade da esfera (ds), densidade da solução de sacarose (d1), 
densidade da água (d2) e t1 e t2 que são os tempos de queda da esfera de vidro para os 
respectivos líquidos. 
ηexp = (2,226-1,03894) x 82,56 
 (2,226-1,00) x 61,07 
 
ηexp =1,30896357 
Também foi calculado o valor da viscosidade relativa com os dados tabelados (tab) 
para temperatura de 20°C através da razão entre viscosidade da sacarose pela viscosidade da 
água. 
ηtab=1,336 = 1,33 
 1,002 
(1,30 (experimento)) - (1,33(tabela))= 0,022556 
 1,33 
Erro experimental foi de 2,256%. 
Com os valores de viscosidade relativa é possível calcular o valor da viscosidade 
cinética pela expressão v=η/d, onde n é a viscosidade relativa e d é a densidade da sacarose 
10%. Desta maneira, calcula-se a viscosidade cinética experimental (vexp) através da divisão da 
viscosidade experimental ηexp pela densidade experimental (calculada anteriormente) e 
obteve-se: 
 Vexp= ηexp 
 dexp 
 
(1,30896535) = 1,25990295 (m2/s)x 10-6 
 1,03894 
Para uma melhor dimensão dos resultados calculou-se também a viscosidade cinética 
tabelada, chamada de vtab através da razão entre a viscosidade tabelada ηtab e a densidade 
tabelada da sacarose dtab: 
 Vtab= ηtab_ 
 dtab 
9 
 
 (1,33) = 1,281 
 1,0382 
Erro experimental foi de 1,647%. 
Comparando os valores tabelados com os valores experimentais é possível inferir que 
não houve um erro significativo, sendo a diferença de valores, causada por diferenças na 
temperatura e erros na execução do procedimento. 
4.3.1 Viscosidade absoluta 
Para determinar a viscosidade absoluta de líquidos, utilizou-se a equação 4: 
η= t(ds - dL)K 
 t = tempo de queda da bola (seg). 
 K = cte específica da bola (mPcm3), fornecido pelo fabricante. 
 ds = densidade da bola (g/cm3). 
 dL = densidade do líquido (g/cm3). (d = m/v) 
Para calcular a viscosidade absoluta da água, tem-se que a média do tempo nas três 
aferioes foi de 1 min e 1 segundo, portanto 61 segundos (t). Sabe-se que a densidade da bola é 
de 2,226 g/cm3 (ds) e que a densidade da água é de 1,00 g/cm3: 
η= 61(seg)(2,226 g/cm
3 -1,00 g/cm3 ).0,013399 mPcm3 
η=1,00206 
|1,002(tab)- 1,00206 (exp) |= 5,988 x10
-5 
 1,002 
Erro relativo: 0,005988 % (água) 
Praticamente o valor encontrado no experimento é o mesmo esperado do valor 
teórico. 
No caso da sacarose, tem-se que a media do tempo foi de 1 min e 22 segundos, 
portanto 82 segundos. E sabendo que a densidade da sacarose é de 1,03894 g/cm3 
η= 82(seg)(2,226 g/cm
3 -1,03894 g/cm3 ).0,013399 mPcm3 
η=1,36177 
Para calcular o erro experimental, sabe-se que a viscosidade absoluta da sacarose é 
1,336 (tabelado): 
|1,336(tab)-1,36177(exp) |= 0,019288 
 1,336 
Erro relativo: 1,92% (Sacarose) 
 Possivelmente causado pela diferença de temperatura entre o valor da tabela, medido 
em temperatura de 25º C e da temperatura do experimento (19,5ºC). 
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4.4 Tipos de Viscosidade 
Viscosidade relativa: a viscosidade relativa é, segundo PILLING (2014), a razão entre a 
viscosidade da solução e a viscosidade do solvente puro, dependendo diretamente da 
concentração da substância na solução. 
Viscosidade específica: Também depende da concentração da substância na solução, indica a 
viscosidade por molécula do soluto. 
Viscosidade reduzida: Segundo a USP (2013), define-se viscosidade reduzida pela viscosidade 
específica dividida pela concentração do polímero. 
Viscosidade intrínseca: essa viscosidade fornece informações quanto ao tamanho das 
moléculas e qualidade do solvente, sendo a medida mais difundidapara fornecer a massa 
molar. 
4.5 Densidade x Viscosidade 
Não é simples a relação densidade x viscosidade, porém elas não são diretamente 
relacionadas. A primeira é a resistência a deformações ou forças aplicadas nas camadas do 
fluido enquanto que a densidade é a relação existente entre a massa e o volume de um 
material. 
A viscosidade cinemática tem a densidade em sua fórmula porém não 
necessariamente implica que com uma maior densidade maior será a viscosidade. O óleo é 
menos denso que a água porém apresenta mais dificuldade de escoar (tem uma maior 
viscosidade), ou seja, viscosidade é a resistência ao movimento enquanto que densidade é 
uma propriedade do material. 
4.6 Experimento de viscosidade (Lei de Stokes) 
O vídeo analisado foi produzido por alunos de Mecânica dos fluidos da UNIBH. Sendo o 
objetivo do experimento apresentado analisar a viscosidade de fluidos diversos presentes no 
dia a dia, determinada de acordo com as propriedades dos fluidos e os dados extraídos dos 
aparelhos utilizados, bem como os parâmetros e as condições para a realização do 
experimento, a resistência que o fluido apresenta a um corpo que percola por ele. A 
viscosidade é a propriedade dos fluidos que influi no escoamento do mesmo em um meio, ou a 
resistência que ele apresenta em ser introduzido. O experimento apresentado não apresentou 
os resultados aproximados aos valores tabelados pelas fabricantes bem como agências que 
normatizam essas áreas. O motivo se dá por diversos fatores, como a temperatura do meio 
que deve ser controlada a 20°, a precisão dos materiais de medidas, as propriedades químicas 
dos compostos. 
 
 
 
 
11 
 
5. CONCLUSÃO 
Os valores obtidos estão muito próximos dos valores tabelados, portanto pode-se 
afirmar que o experimento foi efetuado com sucesso. A diferença de valores se deve a erros 
experimentais, como diferença da temperatura do laboratório (19,5 ºC) estar mais baixa que a 
temperatura padrão (20ºC), e falhas humanas no uso do cronometro, lavagem inadequada de 
vidraria e contaminações da água ou da sacarose. 
A Lei de Newton da Viscosidade diz que a relação entre a tensão de cisalhamento 
(força de cisalhamento x área) e o gradiente local de velocidade é definida através de uma 
relação linear, sendo a constante de proporcionalidade, a viscosidade do fluido. Dessa forma, a 
sacarose é classificada como liquido Newtoniano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. Bibliografia 
1. Florence, A.T, Attwood, D., Princípios Físico-Químicos em Farmácia; tradução, USP, Vol. 3, 
2003 
2. Roteiro 4 Físico-Química Experimenta l Q MC 5453, DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE 
VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS, Prof. Nito Angelo Debaher. 
3. PILLING, Sergio. Determinação da viscosidade de líquidos. UNIVAP, 2010. Disponível em: > 
https://www1.univap.br/spilling/FQE1/FQE1_EXP4_ViscosidadeLiquidos.pdf<. Acesso em: 21 
de agosto de 2019. 
4. VISCOSIDADE. USP, 2013. Disponível em: > 
http://www.usp.br/massa/2013/qfl2453/pdf/coloquio-viscosidade-2013.pdf<. Acesso em: 21 
de agosto de 2019.