ESTUDO DO VOLUME MOLAR EM EXCESSO E DOS DESVIOS DE VISCOSIDADE DA SOLUÇÃO BINÁRIA ETANOL + IGEPAL CO 720

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ESTUDO DO VOLUME MOLAR EM EXCESSO E DOS DESVIOS DE 
VISCOSIDADE DA SOLUÇÃO BINÁRIA ETANOL + IGEPAL CO – 720 EM 
DIFERENTES TEMPERATURAS 
 
 
 
 
DISCIPLINA: TF0344 - TÓPICOS EM TERMODINÂMICA 
CENTRO DE TECNOLOGIA – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
PROFESSORA: DRª ALINE MARA MAIA BESSA 
 
 
 
 
 
Ana Clara B. Oliveira – 402299 
Jorge Luis S. Azevedo - 399826 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2021 
ESTUDO DO VOLUME MOLAR EM EXCESSO E DOS DESVIOS DE 
VISCOSIDADE DA SOLUÇÃO BINÁRIO ETANOL + IGEPAL CO – 720 EM 
DIFERENTES TEMPERATURAS 
 
1 – INTRODUÇÃO 
 
 Uma propriedade em excesso, kE, é definida como a diferença entre o valor real 
de qualquer propriedade termodinâmica, k, e o valor hipotético que ela teria em uma 
solução ideal à mesma pressão, mesma temperatura e mesma composição, kideal[1]: 
 
 
Essas grandezas nos dão uma magnitude positiva ou negativa em relação ao 
referencial de uma solução ideal, por isso, não há propriedades em excesso para soluções 
ideais. 
 A propriedade de destaque nesse estudo será a do Volume Molar em Excesso (VE), 
o qual pode ser modificado por vários fatores presentes na solução como efeitos químicos, 
físicos e estruturais, sendo cada um possuindo uma contribuição positiva ou negativa no 
valor do VE. 
 Portanto, a importância desse estudo para a indústria química é bastante relevante 
devido a frequência com que soluções líquidas são utilizadas nos projetos de processos 
químicos. Além do interesse quanto as grandezas termodinâmicas, os processos de 
transporte dos fluidos são de grande utilidade, sendo a viscosidade (η) a principal 
propriedade física que rege os processos de escoamento. 
 
2 – METODOLOGIA 
 
 Os materiais utilizados no estudo foram: um tubo de ensaio, balança analítica, 
agitador de misturas e um densímetro. No tubo de ensaio, tivemos o total de 8 g da 
amostra, sendo: 
3,28 g Etanol = 40% [Composto 1] 
4,72 g Igepal CO – 720 = 60% [Composto 2] 
Após a pesagem, a mistura foi agitada em um vórtex para que ocorresse a 
miscibilidade. Após a mistura, a solução foi deixada em repouso para o desaparecimento 
de algumas bolhas e em seguida foi inserida em um densímetro de oscilação mecânica, 
que mede os valores de densidade e viscosidade, como apresentado na tabela abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com os dados acima, calculamos no Excel o valor do volume em excesso (VE) e 
dos desvios da viscosidade (Δη), para as temperaturas indicadas com as seguintes 
equações: 
 
 
 
𝛥𝜂 = 𝜂 − [(𝑋1𝜂 1) + (𝑋2𝜂 2)] 
 
• M = Massa Molar do composto 
 
 
Os resultados apresentados foram os seguintes: 
 
Tabela 1: Resultados do VE e Δη para a mistura Etanol + Igepal CO - 720 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Podemos perceber que na composição de 0,6 para Etanol e 0,4 para o Igepal temos 
um valor que não segue a tendência decrescente como para as demais composições, por 
isso, desconsideramos esse ponto na geração dos gráficos. Esses erros a serem 
desconsiderados ocorrem devido a algumas características dos compostos que nos dão 
uma precisão não muito boa na hora de medirmos as massas. 
Temos a seguir os gráficos correspondentes ao volume molar em excesso e os 
desvios de viscosidade para as quatro temperaturas medidas versus a composição de 
etanol: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x1 x2 Ve [cm³/g] Δη [mPa.s] Ve [cm³/g] Δη [mPa.s] Ve [cm³/g] Δη [mPa.s] Ve [cm³/g] Δη [mPa.s]
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0,106 0,894 -1,11859232 -7,385278 -1,1448826 -3,5247332 -1,0530573 -2,052065 -1,120111 -1,283311
0,31 0,69 -1,36759497 -3,55053 -1,4161551 1,491818 -1,4287255 2,389998 -1,550675 2,305469
0,412 0,588 -1,28779129 -8,873156 -1,3442881 0,9000936 -1,3752098 3,1970296 -1,595119 3,3753588
0,6 0,4 0,02136446 -22,8578 -0,0314598 -4,16032 0,0166907 1,55748 -0,240176 3,14794
0,647 0,353 -1,59841229 -17,151461 -1,6797256 -1,3301734 -1,674628 3,2560926 -1,98282 4,1070853
0,803 0,197 -1,36419448 -28,702889 -1,4718095 -9,6715166 -1,4998135 -2,664683 -1,810463 0,0382697
0,875 0,125 -1,51399981 -24,144625 -1,5658141 -8,879675 -1,6086785 -2,937425 -2,004168 -0,551937
0,916 0,084 -0,92657817 -21,244675 -0,9397184 -8,6570648 -0,9758626 -3,602812 -1,346519 -1,384982
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
293,15 KComposições 303,15 K 313,15 K 323,15 K
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 – DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 
De acordo com os resultados obtidos, concluímos que houve uma redução no 
volume total da mistura, pois o volume em excesso resultou em valores abaixo de zero. 
Isso significa que as moléculas de Etanol e Igepal tem um melhor empacotamento quando 
estão juntas do que se estivessem puras somente com interações EtOH-EtOH ou Igepal-
Igepal. Percebemos ainda, pelo gráfico, que em determinadas faixas de composição o VE 
aumenta um pouco e depois volta a diminuir. 
Nesse contexto, outro ponto a se observar é a proporção entre a diminuição do 
volume molar com o aumento da temperatura. Para composições de etanol 
aproximadamente até 0,1 o valor do VE não se difere tanto nas quatro temperaturas 
avaliadas, porém, quando a fração molar de etanol vai aumentando até aproximadamente 
0,9 mais discrepante vai ficando os valores de VE com T (quanto maior a temperatura 
menor é o volume em excesso) indicando que a solução de dilui mais a altas temperaturas. 
Por fim, quando o etanol vai ficando quase puro no sistema (frações molares acima de 
0,9) os valores do VE tendem a ser equivalentes até chegarem a zero (quando o EtOH está 
puro). 
 Referente aos valores dos desvios de viscosidade, percebemos diversas oscilações 
no gráfico, principalmente referente aos valores das temperaturas. Para baixas 
temperaturas (tomando como referência 293,15 K) a solução apresenta Δη abaixo de zero, 
o que significa que o fluido de mistura tem menor resistência ao escoamento do que se os 
compostos estivessem puros. Já quando há um aumento de T [K] notamos oscilações de 
Δη entre valores positivos e negativos, o que significa que para determinadas faixas de 
composição a solução apresenta menor ou maior resistência ao escoamento. Por exemplo, 
para composição de EtOH de 0,65 a 313,15 K e 323,15 K temos valores de Δη maiores 
que zero, ou seja, um fluido mais viscoso e maior resistência ao escoamento. 
Portanto, o que podemos concluir desse estudo é que os valores de VE e Δη tendem 
a variar bastante dependendo da mistura com grande influência da temperatura e da fração 
molar dos componentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 – REFERÊNCIAS 
[1] KORETSKY, Milo D. Energia de Gibbs e Outras Propriedades em Excesso. In: 
TERMODINÂMICA para Engenharia Química. Oregon State University: [s. n.], 2004. cap. 
7, p. 299-299.