Viscosidade - Modelo Relatório

Prévia do material em texto

Viscosidade
x
 Curso de Engenharia Química
Físico-Química Experimental 
Faculdade x 
Resumo. Foram realizados três experimentos, com o intuito de aplicar os conceitos básicos de mecânica dos fluidos, centrando-se no estudo dos resultados obtidos a partir do viscosímetro de Ostwald. O primeiro experimento se deu através da determinação do tempo de escoamento da água. O segundo, determinação do tempo de escoamento do óleo de cozinha. No terceiro, com o mesmo intuito utilizou-se a glicerina.
Palavras chave: viscosidade, fluidos, escoamento
1. Objetivo
Revisar os conceitos de viscosidade previamente vistos em físico-química, e futuramente aprofundados em mecânica dos fluidos.
Realizar a medição de viscosidade relativa de alguns líquidos à temperatura ambiente, utilizando o viscosímetro de OSTWALD. 
2. Introdução
Fluidos, são assim denominados os líquidos e os gases pelo fato de poderem escoar com grande facilidade e cujo volume toma a forma de seu recipiente. Todos os fluidos possuem um certo grau de compressibilidade e oferecem pequenas resistência à mudança de forma.
Viscosidade é uma grandeza física frequentemente associada às propriedades dinâmicas dos fluidos, nos quais se incluem gases, vapores, líquidos, material plásticos, ou mesmos grãos de matéria sólida; o estudo do escoamento ou deformação dos fluidos, sob efeito da pressão, denomina-se Reologia, -termo que vem do Grego, heos, significando “escoamento” e logos, “ciência”.
A viscosidade é a resistência que um fluído apresenta para escoar uma camada sobre outra. Embora seja possível variar a forma de qualquer 1iquido por aplicação de força, a extensão dessa variação de forma depende da grandeza da força, do tempo em que ela é aplicada e da viscosidade do 1íquido. A viscosidade varia muito, sendo maior em substâncias como óleos 1ubrficantes pesados e menores em líquidos como água e benzeno.
A força necessária para fazer deslizar, uma após outra, duas superfícies paralelas de um 1íquido com uma velocidade determinada, dependerá diretamente da viscosidade do 1íquido e das áreas das superfícies, e inversamente da distância perpendicular às duas superfícies.
 Pode-se relacionar a viscosidade com a fluidez e a velocidade de deslizamento das amostras analisadas. Os materiais são divididos em duas categorias gerais, dependendo de suas características de fluxo: newtonianos e não newtonianos. O fluxo newtoniano caracteriza-se por viscosidade constante, independente da velocidade de cisalhamento aplicada, enquanto o não newtoniano por uma mudança na viscosidade com o aumento na velocidade de cisalhamento.
Viscosímetros de Brookfield e Ostwald
No viscosímetro Brookfield estima-se a velocidade de cisalhamento na amostra, podendo definir o tipo de fluido em movimento e relaciona-se a tensão de cisalhamento com a taxa de cisalhamento a fim de se obter a viscosidade; já no viscosímetro de Ostwald, técnica de escoamento por tubos capilares, operam sob efeito da gravidade e são o melhor instrumento para medir a viscosidade de fluidos newtonianos. Não se usam para medir características de fluidos não-newtonianos pois a força motriz (a pressão hidrostática) varia durante a descarga, e isso afeta a taxa de deformação.
Materiais e Métodos
a) Materiais e Reagentes: 
Materiais:
- Provetas
- Viscosímetro de Ostwald
- Pipetador
Reagentes:
- Água destilada (10 mL)
- Óleo de cozinha (10 mL )
- Glicerina(10 mL )
b) Procedimento Experimental
Experimento 1
Aproximadamente 10 mL de água destilada à temperatura ambiente foram medidos em uma proveta, logo após despejou-se o líquido no viscosímetro de Ostwald; desenvolveu-se o mecanismo exemplificado abaixo:
1. 2.
 
3. 4.
 
O processo descrito acima foi repetido, para as capacidades de 25ml, 200ml, 300ml e 350ml.
Experimento 2 
Foi executado o mesmo procedimento, utilizando o mecanismo descrito acima, para as capacidades de 300ml e 350 ml, sendo alterado o fluido utilizado, substituindo a água destilada pelo óleo de cozinha (10 mL).
Experimento 3
Novamente empregamos o mesmo procedimento, com as mesmas capacidades desta vez sendo utilizada a glicerina(10 mL), como fluido para análise da viscosidade.
4. Apresentação dos Dados Obtidos
Experimento 1
	Volume (mL)
	Tempo de escoamento(segundos)
	25
	14,58
	200
	9,23
	300
	3,16
	350
	2,01
Tabela 1: Relaciona o volume dos viscosímetros com o tempo de escoamento do fluido, no caso o da água.
Experimento 2 
	Volume (mL)
	Tempo de escoamento(segundos)
	300
	147
	350
	85
Tabela 2: Apresenta o volume dos viscosímetros utilizados em relação ao tempo de escoamento do óleo de cozinha.
Experimento 3 
	Volume (mL)
	Tempo de escoamento(segundos)
	300
	73
	350
	39,11
Tabela 3: Apresenta o volume dos viscosímetros utilizados em relação ao tempo de escoamento da glicerina
5. Análise dos Resultados
. Óleo de soja (20ºC)
ρ = 0,883 g/cm3
. Água Pura (20ºC)
ρ = 0,9982 g/cm3
. Glicerina (20ºC)
ρ = 1,26 g/cm3
Sabendo-se que η2/η1 = ρ2.t2/ ρ1.t1.
Comparação realizada através do viscosímetro de 300 mL entre água pura e óleo de cozinha.
ηágua/ηóleo = ρa.ta/ρo.to
ηágua/ηóleo = 0,9982x3,16/0,883x147 = 0,024301137
Ou seja, ηágua = 0,02430113.ηóleo
Comparação realizada através do viscosímetro de 350 mL entre água pura e óleo de cozinha.
ηágua/ηóleo = ρa.ta/ρo.to
ηágua/ηóleo = 0,9982x2,01/0,883x85 = 0,026732156
Ou seja, ηágua = 0,026732156.ηóleo
Comparação realizada através do viscosímetro de 300 mL entre água pura e glicerina.
ηágua/ηglicerina = ρa..ta/ρg..tg
ηágua/ηglicerina = 0,9982x3,16/1,26x73 = 0,034293455
Ou seja, ηágua = 0,034293455.ηglicerina
Comparação realizada através do viscosímetro de 350 mL entre água pura e glicerina.
ηágua/ηglicerina = ρa..ta/ρg..tg
ηágua/ηglicerina = 0,9982x2,01/1,26x39,11 = 0,040715077
Ou seja, ηágua = 0,040715077.ηglicerina
. Óleo de soja (20ºC)
η = 59,0 mPa.s(Cp)
. Água Pura (20ºC)
η = 1,002 mPa.s(Cp)
. Glicerina (20ºC)
η = 1490 mPa.s(Cp)
ηágua/ηóleo = 1,002/59 = 0,01698305
ηágua/ηglicerina = 1,002/1490 = 0,0006724832215
6. Conclusões
O resultado que mais se aproximou com o valor teórico foi o da viscosidade relativa do óleo no viscosímetro de 300 mL, esses erros podem ser devido ao não cronometrar no momento exato ou à qualquer outro tipo de erro experimental. Vale ressaltar também que os dados de densidade foram todos obtidos da literatura para 20ºC apesar de o experimento ser realizado a 30ºC, podendo estar aí o fator que provocou os erros experimentais. Apesar dos erros, o objetivo de verificar o quão mais viscoso os dois fluidos são que a água foi atingido.
7. Referencias Bibliográficas
[1]FELTRE, Ricardo. QUÍMICA - Físico-Química - volume 2. 6ª São Paulo: Moderna, 2004.
[2]USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química - Volume 2 - Físico-Química. 12. ed. São Paulo: Saraiva, 2011.
[3]ATKINS, Peter; Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente/ Peter Atkins , Loretta Jones; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. - 3.ed. - Porto Alegre : Bookman, 2006