Relatório 5 - Viscosidade de um líquido em função da temperatura

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO - UFRJ 
Disciplina: Físico-Química Experimental 
Nomes: Lucas Juwer Moreira e Thiago Ferreira Kerr 
Viscosidade de um líquido em função da temperatura 
I) INTRODUÇÃO 
A viscosidade é a resistência que um fluido apresenta ao escoamento. A viscosidade 
cinemática, pode ser obtida ao dividir-se viscosidade dinâmica (obtida pela equação de Andrade) 
pela massa específica do líquido: 
 
 
 
 
Pelas duas fórmulas supracitadas, pode-se observar que há dependência da temperatura 
na viscosidade de um fluido. A maioria dos processos químicos industriais (fabricação), bem 
como a utilização de produtos químicos em ambientes residenciais, comerciais ou industriais 
(tintas, vernizes, lubrificantes, produtos de limpeza, etc.), dependem do escoamento de produtos 
em diferentes temperaturas. Dessa forma, vemos a importância da caracterização dessa grandeza 
para diferentes tipos de substância. 
Saber o comportamento de fluidos que estão escoando em diferentes pressões e 
temperaturas por tubulações em plantas industriais, ou qual será o comportamento do óleo no 
cárter do motor de um carro localizado em regiões com invernos rigorosos é fundamental para os 
fabricantes e desenvolvedores de produtos. Existem alguns métodos para a caracterização de 
viscosidade em diferentes temperaturas. Nesse relatório abordaremos a utilização do viscosímetro 
de Hoepler. 
Esse equipamento consiste de um tubo cilíndrico que é preso a uma haste e colocado em 
um banho termostatizado (afim de manter a temperatura do tubo constante). Dentro do tubo são 
colocados o fluido a ser analisado, bem como uma esfera de vidro ou metálica -cujas propriedades 
Equação 1 – Equação de Andrade. 
Equação 2 – Viscosidade dinâmica. 
são conhecidas- que percorrerá toda a distância do tubo. O tempo de viagem da esfera é registrado 
para realização dos cálculos e caracterização da amostra. 
Para a caracterização de viscosidade utilizando o método acima, são levados em 
consideração as massas específicas da esfera e do fluido, bem como o tempo de queda da bola e 
uma constante empírica à esfera utilizada. A fórmula semiempírica é vista abaixo: 
 
 
 
II) OBJETIVOS 
 Verificar o comportamento da viscosidade da água em diversas temperaturas através do 
viscosímetro de Hoepler; 
 Traçar um gráfico de lny contra 1/T, interpolando linearmente os pontos, com base de 
dados de temperatura e tempo obtidos. 
 
III) DADOS EXPERIMENTAIS 
Após realização de todas as etapas do procedimento, obtiveram-se os seguintes dados 
mostrados na Tabela 1. 
 
 
 
 
 
 Para determinação do valor da viscosidade cinemática (γ) foi utilizada a fórmula 
semiempírica da viscosidade dinâmica. 
 O valor de B trata-se de um número empírico oriundo de cada esfera utilizada no 
viscosímetro de Hoepler, esta por sua vez possui o valor de 8,636x10-5 cm²s2. Já os valores para 
Tabela 1. Dados Experimentais. 
T (K) t (s) ρL (g/cm³) γ (stokes) 1/T (K-1) lnγ
303 64,6 0,99567 0,00794 0,003300 -4,83636
308 59,6 0,99406 0,00734 0,003247 -4,91417
313 54,4 0,99224 0,00672 0,003195 -5,00234
318 49,7 0,99025 0,00616 0,003145 -5,08929
323 46,1 0,98807 0,00574 0,003096 -5,16075
Equação 3 – Fórmula semiempírica da viscosidade dinâmica 
(utilizando viscosímetro de Hoepler). 
 
massa específica da água nas diversas temperaturas (ρL), foram utilizados os números tabelados 
em Handbook. 
 
IV) TRATAMENTO DOS DADOS 
A partir dos dados da Tabela 1, construiu-se o Gráfico 1, onde pode ser observado o 
comportamento da viscosidade da água em função do aumento da temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V) DISCUSSÃO 
Os dados obtidos variam de forma linear, conforme esperado pelo modelo teórico e tem 
coeficiente de determinação (R²) de aproximadamente 0,999. Esse valor mostra que o modelo 
linear se ajusta quase perfeitamente à amostra adotada. 
Pode-se admitir também que, como a viscosidade cinemática varia de forma linear com a 
temperatura, conforme aumenta-se a temperatura ocorre uma diminuição na viscosidade da água. 
Esse fenômeno também é observado na teoria, pois com o aumento da agitação molecular (ou 
aumento da entropia, alavancado pelo aumento de temperatura), facilita a mobilidade das 
moléculas de água, fazendo com que favoreça seu deslocamento entre as diversas camadas do 
liquido, diminuindo a sua respectiva viscosidade. 
y = 0,0006x + 0,0063
R² = 0,999
0,00305
0,0031
0,00315
0,0032
0,00325
0,0033
0,00335
-5,2 -5,15 -5,1 -5,05 -5 -4,95 -4,9 -4,85 -4,8
1/
T 
(K
)
lnγ
Viscosidade Cinemática da água em função da Temperatura
Gráfico 1. Viscosidade cinemática da água em função da temperatura 
 Outro ponto que pode ser notado a partir dos dados experimentais é que, de acordo com 
a literatura, as viscosidades cinemáticas da água nas temperaturas de estudo são mostradas na 
Tabela 2 abaixo, sendo possível calcular o erro percentual obtido: 
 
 
 
 
 
 
 
Encontrou-se então um erro médio aproximado de 2,08%, que caracterizam os valores 
obtidos experimentalmente como satisfatórios para o método de determinação de viscosidade pelo 
viscosímetro de Hoepler. 
 
VI) CONCLUSÃO 
 Após realização da seguinte prática, pode-se concluir com clareza que a viscosidade da 
água se comporta de maneira inversamente proporcional à temperatura, onde conforme aumenta-
se a temperatura diminui-se a viscosidade do líquido. Todos esses pontos podem ser vistos através 
do Gráfico 1 obtido. 
A medição da viscosidade de líquidos através do viscosímetro de Hoepler, se mostrou um 
método bastante eficiente, pois como pode ser visto foram encontrados valores bem próximos do 
que é mostrado na literatura, criando evidências de ser um método que seja possível encontrar 
valores de viscosidade fidedignos. 
 No entanto, existem alguns pontos que devem ser levados em consideração para que se 
reproduzam resultados satisfatórios, dentre eles: a total ausência de bolhas na amostra e gordura 
na esfera que podem impactar diretamente no escoamento desta através do liquido; e a marcação 
correta do inicio e término do tempo de escoamento, onde, dependendo do analista, podem surgir 
tempos diferentes para essa medida, o que impactaria no resultado final. 
Tabela 2. Dados teóricos de Viscosidade Cinemática da água e seus erros percentuais. 
T (K)
Visc. Cinemática 
Teórica (stokes)
Visc. Cinemática 
Exp. (stokes)
Erro percentual
(%)
303 0,00803 0,00794 -1,12080
308 0,00722 0,00734 1,66205
313 0,00656 0,00672 2,43902
318 0,00600 0,00616 2,66667
323 0,00548 0,00574 4,74453
2,07829 MEDIA
Erro percentual
Para esses dois pontos citados acima a utilização de um banho de ultrassom, minimizaria 
a presença de bolhas na amostra, e a instalação de um sensor na linha de medição do tubo do 
viscosímetro, padronizaria o início e término do cronometro, eliminando o erro do analista. 
 
VII) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
CASTELLAN, G. W. Fundamentos de físico-química. Rio de Janeiro: LTC, 2015.