Viscosidade

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Câmpus Goiânia
Bacharelado em Química
JOÃO PEDRO ALVES PEREIRA
VISCOSIDADE 
GOIÂNIA-GO
2021
INTRODUÇÃO
A propriedade dos fluidos que corresponde ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular é chamada de viscosidade. Líquidos muito viscosos fluem lentamente e retardam o movimento de objetos através deles [1]. Assim, a viscosidade é uma medida da resistência de um fluido à deformação causada por um torque, sendo comumente percebida como a “grossura”, ou resistência ao despejamento. Ela descreve a resistência interna para fluir de um fluido e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido
Formalmente, a viscosidade, η, é a razão entre a tensão de cisalhamento (Eq.1), τ = F/A, e o gradiente de velocidade na direção perpendicular às placas:
			Eq. 1
com F a força e A a área. Essa definição está baseada na lei de Newton, onde o líquido é interpretado como um arranjo de placas paralelas como ilustrado na Figura 1. O atrito entre o fluido e a superfície móvel causa a torção do fluido, e a viscosidade do fluido é a força necessária para essa ação.
Figura 1- Fluxo laminar de um fluido entre duas placas.
Se é constante e independente da taxa de cisalhamento o fluido é dito newtoniano (Figura 2), ou exibe um comportamento de fluxo ideal. Exemplos de fluidos newtonianos são: água, óleos minerais, soluções salinas, solução de açúcar, gasolina, etc. Fluidos não newtonianos são: asfalto, a maioria das tintas, soluções de amido, agarose, pectina, carboximetilcelulose, etc
Figura 2- Taxa de cisalhamento versus tensão de cisalhamento para fluidos newtonianos.
A viscosidade de um líquido é, então, a força tangencial F necessária para deslocar um plano de área unitária A com velocidade unitária v em relação a outro plano paralelo, situado a uma distância unitária L, sendo o espaço entre eles ocupado pelo líquido. O conjunto dessas forças sobre um líquido produz diferenças de velocidades entre as camadas adjacentes no interior do líquido. Assim, em um líquido escoando através de um tubo de seção circular, as suas camadas se movem com velocidades que aumentam da periferia para o centro. Essa forma de escoamento é conhecida como escoamento laminar.
O coeficiente de viscosidade pode ser determinado por vários métodos experimentais, dependendo do sistema e da precisão desejada na medida. Para fluidos newtonianos a viscosidade pode ser determinada a partir da velocidade de vazão do fluido através de um capilar ou da velocidade com que uma esfera cai no fluido.
No caso da vazão de fluido capilar, o coeficiente de viscosidade é dado segundo a lei Poiseulli, e emprega-se o aparelho denominado viscosímetro capilar ou viscosímetro de Ostwald. A equação utilizada é:
			Eq.2
Onde:
 r = raio do capilar (cm); 
g = aceleração da gravidade (cm/s2); 
h = diferença de altura entre os níveis que determinam o tempo de fluxo (cm) 
V = volume do líquido que atravessa o capilar (cm3); 
L = altura do capilar (cm); 
 = densidade do fluido (g/cm3);
 t = tempo de fluxo (s); 
 = viscosidade em poise.
Determinando a viscosidade
Existem vários métodos de determinação da viscosidade para líquidos. A maioria deles consiste em determinar as velocidades de escoamento do líquido no interior de um tubo capilar, ou a queda de um corpo esférico, de densidade conhecida, no líquido. O viscosímetro utilizado para determinação da viscosidade nesse trabalho foi o de Ostwald.
O viscosímetro de Ostwald permite uma determinação simples do coeficiente de viscosidade a partir de um padrão. Neste caso as medidas de viscosidade são feitas por comparação entre o tempo de vazão de um fluido de viscosidade conhecida, geralmente, água é o fluido de viscosidade desconhecida, uma vez que, uma medida absoluta do coeficiente de viscosidade demanda experimento mais elaborado. 
O viscosímetro de Ostwald (Figura 3) baseia-se na observação do tempo gasto para o líquido fluir sob a influência da gravidade através de um tubo capilar de raio e comprimento conhecidos, escoando de um reservatório superior de volume definido para um segundo reservatório inferior. 
Figura 3- Viscosímetro de Ostwald
A viscosidade, ou coeficiente de viscosidade, é determinada, nesse caso, através da equação de Poiseuille (Eq. 2).
2	Objetivos
2.1 Objetivos Gerais
Determinar o coeficiente de viscosidade de alguns líquidos utilizando o viscosímetro de Ostwald.
2.2 Objetivos Específicos
Apresentar diversas interpretações o avaliar as variações da viscosidade da água, etanol e de soluções de sacarose.
3	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
a) Inicialmente faça a determinação das densidades da água e dos líquidos estudados na temperatura em que são feitas as medidas dos tempos de escoamento. 
b) Coloque com uma pipeta, 10,0 mL do líquido problema no viscosímetro limpo e seco. Lave o viscosímetro com esse líquido e despreze o líquido. 
c) Pipete novamente 10,0 mL do líquido, coloque no viscosímetro e faça a medida do tempo de escoamento com o cronômetro. (faça 05 leituras para tirar a média do tempo em questão). 
d) Repita o procedimento acima com água, etanol e soluções de sacarose
4 Referências Bibliográficas
VARGAS, Marcos dos Reis. Determinação do coeficiente de viscosidade pelo método de Ostwald. Termodinâmica e Equilíbrio Experimental. Instituto Federal de Goiás. Disponível em: https://moodle.ifg.edu.br/pluginfile.php/781152/mod_resource/content/14/Aula-4-Termodin%C3%A2mica-e-Equilibrio%20-%20Viscosidade.pdf Acesso em 28/06/2021
GOMES, Maria Helena Rodrigues. APOSTILA DE MECÂNICA DOS FLUIDOS. HSN002 – Mecânica dos Fluidos. Universidade Federal de Juiz de Fora. Disponível em: https://www.ufjf.br/engsanitariaeambiental/files/2012/09/Apostila-de-Mec%C3%A2nica-dos-Fluidos.pdf Acesso em 28/06/2021
5 ANEXO
1- A viscosidade de um fluido vem de um certo grau de atrito interno entre diversas camadas de um fluido. Se a cada placa se aplica determinada força, isso gera um esforço sobre o fluido. Assim, o fluido é viscoso quando sua energia mecânica não é constante, bem como o fluido não é viscoso quando se mantém constante. Esta ideia foi explicada por Newton através de uma lei que leva seu nome. Esta lei afirma que em um fluido a tensão de fricção aplicada em uma direção é proporcional à sua velocidade e esta situação é mensurável com um coeficiente de viscosidade.
 Trata-se de uma força de atrito entre as camadas adjacentes dos fluidos. Nos líquidos a viscosidade se deve, principalmente, às forças elétricas de coesão das moléculas que formam a matéria. Nos gases, este fenômeno ocorre devido às colisões entre as moléculas. 
2- 22443,1s