Relatório: Determinação do coeficiente de viscosidade utilizando um viscosímetro de Ostwald.

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Universidade Estadual da Paraíba – UEPB
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS
Departamento de Farmácia
Laboratório de Físico-Química Experimental
Docente: Edilane Laranjeira Pimentel
Discente: Karen Stephane Penaforte Farias
Matrícula: 
Curso: Farmácia
Título e Número do Experimento: Experimento Nº 03: Determinação do coeficiente de viscosidade utilizando um viscosímetro de Ostwald.
Data de realização do Experimento: 29/04/2019 e 06/05/2019
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1. INTRODUÇÃO
Quando as moléculas estão em movimento ocorre uma força de cisalhamento entre elas. O resultado líquido desse processo de fricção é uma força de atrito, chamada de força viscosa, entre essas moléculas e, portanto, o aparecimento da viscosidade. Esta é uma grandeza física bastante utilizada como parte de caracterização de um fluido e é definida como uma resistência ao escoamento.
Os fluidos ditos simples são também denominados de fluidos Newtonianos e seguem a equação . Já os não-newtonianos não seguem esta equação. 
Temos como exemplos a indústria dos automóveis, que é importante saber como varia a viscosidade de um determinado óleo com a temperatura e com o seu tempo de utilização, na indústria alimentar a utilização de óleos alimentares requer um estudo desta propriedade com a temperatura etc. O estudo do escoamento ou deformação dos fluidos, sob efeito da pressão, é denominado de reologia.
O regime de escoamento de fluidos é denominado de laminar, lamelar ou escoamento no regime de Poiseuille. Nele, a velocidade de escoamento do fluido é máxima no centro do duto e decresce de forma monotônica e quase parabolicamente em direção às paredes do tubo, onde exibe velocidade nula, devido ao atrito com as paredes. Ele é um método prático, onde e a viscosidade do líquido é dada por: . 
Além disso, a viscosidade relativa é dada por: : .
2. OBJETIVOS
Calcular a viscosidade do álcool etílico, acetona e das soluções de sacarose, em diferentes concentrações, a temperatura ambiente. Usando a água destilada como substância de referência. Usando para tanto, o viscosímetro de Ostwald e o método de Poiseuille. 
3. MATERIAIS E SUBSTÂNCIAS 
Viscosímetro de Ostwald;
Pipetas de 10mL;
Beckers de 50mL;
Termômetro;
Cronômetro;
Pera de sucção e pipetadores;
Suporte Universal/Garra;
Água destilada;
Soluções de sacarose;
Álcool etílico e acetona.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Inicialmente mediu-se a temperatura ambiente, que registrava 28ºC. Montou-se a estrutura com o suporte universal e o viscosímetro de Ostwald, já devidamente lavado com a substância a ser utilizada, deixando-o igualmente posicionado na vertical em cada experiência. Para cada experimento, foi pipetado 10mL da substância a ser utilizada e colocada no viscosímetro pelo braço mais longo. Com a ajuda de uma pera, o líquido foi succionado pelo braço que continha o capilar, até o nível acima da marca A. Após isso, foi deixado o líquido escorrer até a marca A, onde foi iniciado a cronometragem do tempo até ele chegar a marca B. Para cada substância, essa contagem foi realizada duas vezes. Por fim, mediu-se novamente a temperatura, que agora marcava 30ºC.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para a água, álcool etílico e acetona usou-se essas temperaturas:
Temperatura Ambiente Inicial: 28ºC
Temperatura Ambiente Final: 30ºC
Temperatura Ambiente Média: 29ºC
Para as soluções de sacarose, utilizou-se essas temperaturas:
Temperatura Ambiente Inicial: 28ºC
Temperatura Ambiente Final: 28ºC
Temperatura Ambiente Média: 28ºC
A partir dos dados de tempo obtidos nos experimentos, o quadro a seguir foi preenchido: 
	
	Água
	Conc. Sacarose 10%
	Conc. Sacarose 20%
	Conc. Sacarose 30%
	Conc. Sacarose 40%
	Álcool PA
	Acetona PA
	Tempo de escoamento (t1)
	219 segundos
	295 segundos
	372 segundos
	544 segundos
	776 segundos
	485 segundos
	108 segundos
	Tempo de escoamento (t2)
	221 segundos
	292 segundos
	378 segundos
	560 segundos
	796 segundos
	495 segundos
	108 segundos
	Tempo médio
	220 segundos
	293,5 segundos
	375 segundos
	552 segundos
	786 segundos
	490 segundos
	108 segundos
Quadro 01: Valores do tempo de escoamento das substâncias após a realização dos experimentos.
6. APLICAÇÃO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
6.1 Citar alguns métodos de medida de viscosidade. E dizer qual o método empregado na experiência. Explique porque usou 10mL em todas as determinações.
A viscosidade pode ser medida de diferentes maneiras como: através do viscosímetro de Ostwald, do viscosímetro de Höppler e ainda, pelo reômetro de Brookfield. O método que foi aplicado na experiência foi o de Poiseuille, que é o mais prático, onde é utilizado o viscosímetro de Ostwald. Utilizou-se 10mL em todas as determinações pois este é o volume indicado para a prática, já que, se utilizar 20mL por exemplo, o tempo de escoamento seria bem maior.
6.2 Faça um modelo teórico mostrando um escoamento laminar de um líquido e a velocidade máxima no centro.
No regime laminar, a velocidade de escoamento do fluido é máxima no centro do tubo e decresce radialmente segundo uma parábola, alcançando velocidade nula nas paredes, ou seja, em um fluxo laminar diferentes partes (‘lâminas’) do líquido movem-se com diferentes velocidades. Em um capilar, a parte do líquido em contato com a parede tem velocidade nula, atingindo uma velocidade máxima no centro.
6.3 A viscosidade determinada pelo viscosímetro de Ostwald é absoluta ou relativa? E por quê?
Ele permite uma determinação simples, pois a viscosidade absoluta envolve certa dificuldade. Assim, é feita uma determinação relativa entre as viscosidades de dois líquidos, comparando o tempo de vazão de um líquido de viscosidade conhecida, geralmente a água, e do líquido cuja viscosidade se deseja determinar. 
6.4 Qual a influência da temperatura sobre a viscosidade de um fluido (líquido e gás). Comente o que acontece quando há aumento de temperatura. 
A viscosidade de um líquido depende da temperatura pois ela interfere na energia cinética das moléculas e, consequentemente, nas forças intermoleculares entre elas. Com o aumento da temperatura, a energia cinética média das moléculas aumenta, e o intervalo de tempo médio no qual as moléculas passam próximas umas das outras (quantidade de movimento) torna-se menor. Assim, as forças intermoleculares diminuem juntamente com a viscosidade. 
6.5 Que dados são necessários para calcular a viscosidade do líquido utilizando o viscosímetro de Ostwald. 
Para descobrir a viscosidade absoluta, é necessário conhecer o raio do capilar (cm), a pressão hidrostática sobre o líquido (proporcional a densidade), o tempo de escoamento (s), o volume do líquido (cm3) e o comprimento do capilar (cm). Já para descobrir a viscosidade relativa, é necessário saber a viscosidade de outro líquido padrão (água), assim como a massa específica e o tempo de escoamento dos dois líquidos. 
6.6 Discuta o efeito de modificação da estrutura molecular sobre a viscosidade de líquidos. 
Uma substância com moléculas estruturais longas (como cristais líquidos, polímeros e microemulsões) adere mais fortemente à superfície arrastando as moléculas vizinhas devido ao atrito entre elas, aumentando a viscosidade. O oposto ocorre com as substâncias com estrutura molecular simples, as quais cedem mais facilmente à tensão de cisilhamento. Pode-se assim deduzir que um fluido com uma viscosidade alta resiste ao movimento, pois sua estrutura molecular dá origem a um atrito interno elevado. Já um fluido com uma viscosidade baixa, flúi com facilidade porque sua estrutura molecular dá origem a um atrito interno reduzido quando o fluido se move. Embora o tamanho da estrutura molecular interfira na viscosidade de um líquido, a densidade e a viscosidade não são grandezas dependentes entre si.
6.7 Calcular a viscosidade da água destilada.
 
Usando 29ºC como a temperatura média, temos:
 
 
 
6.8 Calcule as viscosidades dinâmica, relativa e cinemática do álcool etílico eda acetona.
Utilizou-se as seguintes fórmulas:
 Para a viscosidade relativa
 Para a viscosidade dinâmica
 Para a viscosidade cinemática
E utilizou-se as seguintes densidades:
	
	Água
	Sacarose 10%
	Sacarose 20%
	Sacarose 30%
	Sacarose 40%
	Álcool PA
	Acetona PA
	Densidade (g/mL)
	0,996232 (28ºC)
0,995944 (29ºC)
	1,0345
	1,0702
	1,1096
	1,1480
	0,8069
	0,7840
Quadro 02: Valores das densidade utilizadas.
· Álcool PA
 
 
 
· Sacarose 10%
 
 
 
· Sacarose 20%
 
 
 
 
· Sacarose 30%
 
 
 
· Sacarose 40%
 
 
 
· Acetona PA
 
 
 
6.9 Conhecendo-se os valores da viscosidade relativa e densidade absoluta das soluções de sacarose, construa um gráfico com viscosidade na ordenada e densidade na abscissa.
Gráfico 01: Relação entre os valores da viscosidade relativa e densidade absoluta das soluções de sacarose.
6.10 Comparar o resultado obtido para a viscosidade dinâmica e comentar o erro obtido para o álcool e a acetona. 
	Temperatura (ºC) 
	20
	25
	30
	Álcool etílico
	1,200
	1,469
	1,003
	Acetona
	0,345
	0,316
	0,295
Tabela 01: Viscosidade de alguns líquidos (Centipoiese).
Para encontras a viscosidade teórica do álcool e acetona à temperatura de 29ºC, serão realizadas interpolações. 
Álcool PA
Para encontrar o valor da viscosidade do álcool etílico a 25ºC:
 
 
 
Para determinar a viscosidade relativa teórica do álcool etílico (ηT), deve-se interpolar os valores de 25ºC e 30ºC com o valor da temperatura em que se realizou o experimento com o álcool etílico (29ºC):
 
 
Calculando a viscosidade dinâmica da água, através de duas interpolações, pode-se obter os seguintes resultados:
 
 
 
 
Utilizando a viscosidade dinâmica teórica encontrada e a viscosidade da água destilada, através do primeiro membro da equação 3 pode-se obter o seguinte valor de viscosidade relativa:
 
Acetona PA:
Para determinar a viscosidade relativa teórica da acetona (ηT), deve-se interpolar os valores de 25ºC e 30ºC com o valor da temperatura em que se realizou o experimento com a acetona (29°C):
 
 
Utilizando a viscosidade dinâmica teórica encontrada e a viscosidade da água destilada (líquido referência), valor de viscosidade relativa:
 
Cálculo do Erro – Álcool PA:
 
Cálculo do Erro – Acetona PA:
 
7. CONCLUSÃO
Com este experimento, foi possível identificar de maneira prática as viscosidades de diferentes substâncias, a partir da observação da velocidade do escoamento dos líquidos em um viscosímetro de Otswald. Com os dados obtidos após a cronometragem do tempo, foram calculadas as viscosidades dinâmica, relativa e cinemática do álcool PA, das soluções de sacarose a 10%, 20%, 30%, 40% e também da acetona PA, comprovando que a velocidade de escoamento de um líquido é inversamente proporcional à sua viscosidade, isto é, quanto mais rápido um fluido escoa, menos viscoso ele é. A partir dos dados obtidos percebemos que o álcool apresentou um grande erro experimental. Já a acetona apresentou erro relativamente baixo, visto que a diferença entre os valores teóricos e experimentais foram muito pequenos, confirmando que os cálculos e o procedimento experimental alcançaram resultados precisos.
Viscosidade Relativa X Densidade Absoluta
Valores Y	
1.0345	1.0702	1.1095999999999999	1.1479999999999999	1.3754999999999999	1.83	2.7879999999999998	4.1143999999999998	Densidades Absolutas da Sacarose
Viscosidades Relativas da Sacarose