REOLOGIA DE SISTEMAS NEWTONIANOS E NÃO NEWTONIANOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Físico-química experimental 
Experimento 5- REOLOGIA DE SISTEMAS NEWTONIANOS E NÃO NEWTONIANOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Departamento de Química 
QMC 5453 – Laboratório de Físico-Química Experimental 
Professor: Nito Angelo Debacher 
Grupo: Christinni Venturi, Júlia Azevedo, Júlia Kinetz, Júlia Rozicki 
Florianópolis, 27 de agosto de 2019 
 
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Sumário 
1. Introdução.................................................................................................................................3 
2. Objetivo.....................................................................................................................................4 
3. Materiais e Procedimento.........................................................................................................5 
4. Resultados e Discussão..............................................................................................................7 
5. Questionario..............................................................................................................................9 
6. Conclusão................................................................................................................................11 
7. Bibliografia..............................................................................................................................12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
Reologia é o ramo da física que investiga as propriedades e o comportamento 
mecânico de corpos que sofrem uma deformação (sólidos elásticos) ou um escoamento 
(fluido, líquido ou gás) devido à ação de uma tensão de cisalhamento (veja Figura 1). Muitos 
sistemas, principalmente os de natureza coloidal, apresentam um comportamento 
intermediário entre esses dois extremos, apresentando tanto características viscosas como 
elásticas. Esses materiais são chamados de viscoelásticos (sistemas coloidais - sistemas nos 
quais um ou mais dos componentes apresentam pelo menos uma de suas dimensões dentro 
do intervalo de 1 nm a 1 m, o que inclui tanto moléculas de polímeros de alta massa molar 
como pequenas partículas em suspensão; exemplos: fumaça, poeira, leite, maionese, pasta de 
dente, plásticos e pigmentados). [1] 
O entendimento e o controle das propriedades reológicas é de fundamental 
importância na fabricação e no manuseio de uma grande quantidade de materiais (borrachas, 
plásticos, alimentos, cosméticos, tintas, óleos lubrificantes) e em processos (bombeamento de 
líquidos em tubulações, moldagem de plásticos). 
Matematicamente, a viscosidade ou coeficiente de viscosidade () é a derivada do 
gráfico da força de cisalhamento por unidade de área entre dois planos paralelos de líquido em 
movimento relativo (tensão de cisalhamento, ) versus o gradiente de velocidade dv/dx (taxa 
de cisalhamento, ) entre os planos, isto é,  =  , onde: 
 
Num gráfico da taxa de cisalhamento em função da tensão de cisalhamento a derivada 
d/d corresponde ao coeficiente de fluidez, =1/. A unidade do sistema internacional de 
unidades (SI) de viscosidade é; 
 
No sistema CGS (centímetro grama segundo) a unidade de viscosidade é o “poise” (P): 
1 poise = dina s cm-2 
Como a viscosidade da água a 20C é muito próxima de 1 centipoise (1 cP = 0,01P; 
valor exato: 1,003 cP) os valores de viscosidade são freqüentemente tabelados em cP. A 
relação entre as unidades do SI e CGS é 1 mPa s = 1 cP. Onde m = mili. Em algumas situações é 
conveniente usar a viscosidade cinemática que é o coeficiente de viscosidade dividido pela 
densidade do líquido,  = /. 
 
 
 
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2. Objetivos 
Investigar o comportamento reológico de um sistema coloidal com um viscosímetro de 
Stormer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Materiais e Procedimento 
3.1 Materiais 
 1 Viscosímetro de Stormer; 
 1 balança; glicerina; 
 1 cronômetro; 
 1 proveta de 50 mL; 
 1 béquer de 250 mL; 
 1 bastão de vidro; 
 Amido de milho (maisena). 
3.2. Viscosímetro de Stormer 
O viscosímetro de Stormer é um modelo de cilindros concêntricos. O cilindro externo 
fixo é a parede do próprio recipiente. O cilindro interno móvel tem seu eixo acoplado a uma 
roda dentada. Sob a ação de um peso conhecido (que fornece a força de cisalhamento) é preso 
ao cordão enrolado ao eixo da roda dentada, a roda gira e faz girar também o eixo do cilindro 
interno. Quanto mais viscoso o líquido, menor é a velocidade angular (taxa de cisalhamento) 
do cilindro interno para um dado peso. 
 
Figura 1. Viscosímetro de Stormer 
a) Medida da velocidade angular A velocidade angular pode ser obtida medindo-se o tempo 
necessário para o cilindro dar um determinado número de voltas as quais são contadas no 
conta-giros do instrumento (Fig 1 B). Cada divisão do conta-giros corresponde a uma volta do 
cilindro interno. Uma volta completa do ponteiro do conta-giros corresponde a 100 voltas do 
cilindro interno. b) Acionamento do cilindro. O cilindro pode ser acionado girando-se o 
parafuso do freio (Figura 1A) 90 graus. Girando o parafuso mais 90 graus, o freio é novamente 
acionado. Para retornar o peso à posição superior, gire a manivela da roldana no sentido anti-
horário, com o freio acionado. 
c) Colocando a amostra. Para colocar o líquido dentro do copo de medida basta soltar o 
parafuso da trava da plataforma (Fig 1 E) e abaixá-la, retirar o copo da plataforma, colocar o 
líquido e recolocá-lo no mesmo lugar e subir a plataforma. Repare se o encaixe do copo está 
na posição correta (marca vermelha). Coloque o líquido no copo até a altura da barreira de 
metal localizada no centro do copo (veja figura 1 D). 
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d) Fazendo medidas. Após colocar o líquido no copo, posicionar a plataforma na posição de 
medida e o ponteiro do conta-giros em zero, libere o freio (fig 1 A) e acione o cronômetro 
simultaneamente. Anote o tempo para dar 100 voltas e calcule a velocidade angular  (em 
rotações por segundo). Antes de iniciar a medida, meça a massa do peso de acionamento (a 
tensão de cisalhamento é proporcional a este peso). A tensão de cisalhamento pode ser 
variada, variando-se o peso. O peso pode ser separado do cordão removendo a sua tampa, 
que está presa ao cordão por sistema de rosca. 
e) Cálculo da viscosidade. Experimentalmente a viscosidade de um líquido pode ser obtida 
aplicando-se a equação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Resultados e discussão 
4.1 Determinação da constante K do viscosímetro 
Colocou-se a glicerina no copo do viscosímetro e mediu-se a velocidade angular , do 
cilindro interno em rotações por segundo (s-1 ) para uma massa conhecida do peso de 
acionamento em gramas (m(g)). Para o cálculo, utilizou-se a equação 3. 
 
 
 Utilizando o valor tabelado para a glicerina, sendo =934. 
 Para descobrir a velocidade angular  (s-1), fez-se 100/ tempo (s), ou seja, na volta 1, 
100/518(s), obteve-se 0,193. 
 Para o m, utilizou-se o valor encontrado na balança, 34,110g. 
K= 934(mPa.s) x 0,193 (s-1) 
 34,110 g 
K= 5,29 mPa.s. s-1.g-1 
4.2 Viscosidade da glicerina 
Após repetir o procedimento, completou-se e a tabela abaixo para a glicerina variando 
a massa do peso de acionamento em gramas para os 4 experimentos. Utilizando o valorde K 
encontrado anteriormente, calculou-se a viscosidade do restante dos experimentos utilizando 
a equação 2: 
= K m 
  
 
Exemplo para o experimento 2: 
= 5,29 mPa.s. s-1.g-1 x 58,825 g 
 0,355(s-1) 
 
=876, 575 mPa.s 
Repetiu-se o procedimento para o restante da tabela para descobrir os valores de viscosidade. 
Tabela 1.Medidas da glicerina 
Experimento 
Número 
Massa, m(g) 
(peso de 
acionamento) 
Tempo (s) 
(100 voltas) 
(Glicerina) 
Velocidade 
angular  (s-1) 
Viscosidade  
(mPa.s) 
0 0 0 0 0 
1 34,110 518 0,193 934 
2 58,825 281 0,355 876,575 
3 93,883 174 0,574 865,228 
4 133,917 122 0,819 864,982 
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4.3 Viscosidade de uma suspensão de amido de milho (Maisena) 
Após lavar e secar o equipamento, repetiu-se o experimento anterior porém dessa vez 
utilizando amido de milho em uma preparação de uma suspensão de cerca de 60 g de amido 
de milho/50 mL de água destilada e determinou-se a variação da sua viscosidade com a tensão 
de cisalhamento (massa do peso de acionamento). Completou-se a tabela abaixo: 
Tabela 2. Medidas para amido de milho 
Experimento 
Número 
Massa, m(g) 
(peso de 
acionamento) 
Tempo (s) 
(100 voltas) 
(amido) 
Velocidade 
angular  (s-1 ) 
Viscosidade  
(mPa.s) 
0 0 0 0 0 
1 34,110 161 0,621 290,499 
2 58,825 135 0,740 420,519 
3 93,883 132 0,757 656,064 
4 133,917 125 0,800 885,526 
 
Repetiu-se o mesmo procedimento de calculo efetuado anteriormente para o 
preenchimento da tabela. 
4.4 Análise gráfica: 
Após fazer um gráfico (em anexo, gráfico 1) sobre a taxa de cisalhamento (, s-1 ) 
versus tensão de cisalhamento (massa, g). Nesse gráfico observa-se que o amido apresenta 
comportamento dilatante enquanto que a glicose comporta-se como um fluido plástico. 
Um segundo gráfico (em anexo, gráfico 2) sobre viscosidade, , versus Tensão de 
cisalhamento (massa, g), conclui-se amido comporta-se como plástico enquanto a glicose 
como um fluido newtoniano. 
Como pode-se observar nesses exemplos o comportamento das curvas. 
 
 
Figura 3. (a) Curvas de fluxo para diferentes tipos de comportamento reológico. (A) 
pseudoplástico; (B) plástico; (C) dilatante; (D) newtoniano. (- - - -) comportamento newtoniano 
extrapolado. (b) Curvas de viscosidade correspondentes às curvas de fluxo. 
 
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5. Questionário 
 
5.1. O que significa o termo tensão de cisalhamento? 
A tensão de cisalhamento ou tensão tangencial é um tipo de tensão gerada por forças 
aplicadas em sentidos opostos, porem em direções semelhantes no material analisado [2]. É a 
força que tende a causar deformação em um material por deslizamento ao longo de um plano 
ou planos paralelos à tensão imposta. Ela pode ocorrer em sólidos ou líquidos; neste último, 
está relacionado à viscosidade do fluido [3]. 
 
5.2. Procure na literatura o significado dos termos extrussibilidade, 
compressibilidade, ductibilidade, espalhabilidade, elasticidade, fluidez e dê exemplos que 
ilustrem o contato, no dia-a-dia, com essas propriedades. 
 
De acordo com Netz (2002) Diferentes propriedades relacionadas a deformação da 
matéria são englobadas pela reologia, dentre as quais: 
 Extrussibilidade, que corresponde ao processo de forçar uma massa semi-solida 
através de um orifício. [5].Exemplo: Apertar o creme dental. 
 Compressibilidade, que é a propriedade de um corpo material ou substância que, sob 
aplicação de uma pressão externa, pode ter seu volume reduzido. Exemplo: tecnologia 
de comprimidos a partir de pós ou granulados; 
 Ductibilidade, é a propriedade que representa o grau de deformação que um material 
suporta até o momento de sua fratura [5], em semi-sólidos é a capacidade de formar 
fios quando espichados [4].Exemplo: Pegar creme de um pote. 
 Espalhabilidade, que é a propriedade de um semi-sólido se espalhar quando 
submetido a uma força sobre uma superficie sólida. [4]. Exemplo: aplicar creme sobre 
a pele. 
 Elasticidade, fenômeno de deformação associado a fibras e a filmes poliméricos [4] 
sendo esse, segundo o dicionário Michaelis, a propriedade de alguns materiais em 
após sofrer uma deformação por força exterior voltar a sua forma original. Exemplo: 
Fluidez e viscosidade, termos antagônicos que tratam da propriedade de resistência ao 
fluxo de sistemas lIquidos e semi-solidos [4].Exemplo: derramar detergente sobre a 
esponja 
 
5.3. Diferencie sistemas newtonianos de não-newtonianos. Dê exemplos. 
 
Sistemas newtonianos são sistemas em que a viscosidade independe da taxa de 
deformação em que o fluido está submetido. Dessa forma, a viscosidade é constante e igual ao 
coeficiente angular da reta. Ex: água e solução de sacarose. 
Sistemas não-newtonianos são sistemas em que a viscosidade depende da taxa de 
deformação. Existe um desvio de comportamento em relação aos sistemas newtonianos, ou 
seja, o gráfico será curvilíneo. Ex: maionese, chantily e massa de cerâmica. 
 
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5.4. A tixotropia é uma propriedade importante em formas farmacêuticas. Procure o 
significado dessa propriedade. 
 
Segundo a USP (2012), o fenômeno da diminuição da viscosidade quando determinado 
líquido é submetido a uma força cisalhante e, com o interrupção dessa força, a característica 
viscosa volta com o tempo, é definido um líquido tixotrópico. [6] 
5.5. Procure na literatura: a) a relação da viscosidade de líquidos com a temperatura. b) para 
um líquido puro, qual a relação entre a viscosidade e as forças intermoleculares? 
 
O aumento da temperatura causa o aumento da mobilidade e choque entre as 
moléculas, dessa forma, diminui a viscosidade, tornando o líquido mais fluído. Ou seja, a 
relação viscosidade de líquidos com a temperatura é inversamente proporcional: quanto maior 
a temperatura, menor a viscosidade. 
Quanto mais fortes forem as forças intermoleculares presentes em um líquido, maior 
será a dificuldade das moléculas em deslizar uma sobre as outras, ou seja, quanto maior a 
força molecular maior será a viscosidade e menor a fluidez 
 
5.6. Que tipo de resíduos químicos foram gerados neste experimento e como foram tratados 
ou armazenados? 
 Foram gerados resíduos de glicerina e amido de milho com água. Ambos não foram 
descartados, sendo armazenados para reutilização posterior em um vidro com tampa, no caso 
da glicerina e em um béquer no caso do amido. Porém o equipamento sujo desses materiais 
foi lavado sem maiores cuidados na pia pois são resíduos biodegradáveis. 
 
5.7 Assista ao vídeo. https://www.youtube.com/watch?v=yFbmf_57nXI Discuta as principais 
características dos dois fluídos apresentados. 
 
São apresentados no vídeo dois tipos de líquidos: os newtonianos e os não-
newtonianos. Os newtonianos, a força exercida na superfície do líquido se dissipa por ele e 
continua em seu estado fluido. 
Nos não-newtonianos, em destaque no vídeo, a pressão exercida não dissipa pela superfície do 
líquido, gerando uma estrutura sólida quando a força está sendo aplicada, como foi mostrado 
experimentalmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. CONCLUSÃO 
Através dessa prática foi possível perceber as diferenças entre os fluidos newtonianos 
e não newtonianos pelo cálculo da viscosidade utilizando o viscosímetro de Stormer e a análise 
reológica. Observou-se que o amido se é um fluido não newtoniano pois são viscosidade 
aumenta quanto maior tensão de cisalhamento é aplicada. Esse estudo tem grande 
importância na produção de formas farmacêuticas e cosméticos, por exemplo, o que 
demonstra a necessidade do domínio desses conhecimentos.12 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
[1] Roteiro 4 Físico-Química Experimenta l Q MC 5453, DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE 
VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS, Prof. Nito Angelo Debaher. 
[2] EFEITO JOULE. Tensão e tensão de cisalhamento: O que é a tensão e tensão de 
cisalhamento?. [S. l.: s. n.], 2013. Disponível em: 
https://www.efeitojoule.com/2013/03/tensao-e-tensao-de-cisalhamento.html Acesso em: 30 
Ago. 2019 
[3] ENCYCLOPÆDIA BRITANNICA, INC.. The Editors of Encyclopaedia Britannica. Shear stress: 
PHYSICS. Encyclopædia Britannica, England, p. 1-1, 1 jun. 2006. article. 
[4] Lahoud, Mateus Humber, and Ranieri Campos. "Aspectos teóricos relacionados à reologia 
farmacêutica." Visao Acadêmica 11.1 (2010). 
[5] DUCTIBILIDADE. [S. l.: s. n.], 11 ago. 2016. Disponível em: 
https://www.conhecimentogeral.inf.br/ductibilidade/ Acesso em: 30 Ago. 2019 
[6] VISCOSIDADE. USP, 2013. Disponível em: > 
http://www.usp.br/massa/2013/qfl2453/pdf/coloquio-viscosidade-2013.pdf<. Acesso em: 21 
de agosto de 2019.