RELATORIO DE VISCOSIDADE DE OSTWALD FISICO QUIMICA (2)

Prévia do material em texto

1 
 
1. Introdução 
No escoamento de fluidos, devido à resistência que as moléculas do mesmo oferecem ao seu 
movimento relativo, há a ação de forças dissipativas. A viscosidade é a propriedade do fluido que 
caracteriza esse atrito interno. A viscosidade é um parâmetro importante no desenho de processos 
industriais. É uma característica de cada fluido e é quantificada pelo coeficiente de viscosidade. 
Quando um corpo se move num fluido, uma película do fluido adere à sua superfície e as 
forças viscosas entre as moléculas dessa película e as moléculas do fluido ao seu redor oferecem 
resistência ao movimento do corpo, isso ocorre graças à ação da viscosidade. 
A viscosidade ocorre graças à interação intermolecular, portanto ela aumenta de acordo com 
o tipo de interação que o fluido sofre com a superfície em que ele escorre, ou seja, interações de 
fluido-superfície do tipo “dipolo induzido – dipolo induzido” são mais fracas do que do tipo 
“ligações de hidrogênio – ligações de hidrogênio”, portanto o líquido é menos viscoso. 
A viscosidade também depende da temperatura e do volume que a molécula ocupa, 
geralmente, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura e moléculas volumosas são mais 
viscosas. O efeito da temperatura sobre o coeficiente de viscosidade de um fluido difere notadamente 
segundo o fluido é um líquido ou gás. Nos gases, o coeficiente aumenta com a temperatura, mas nos 
líquidos diminui marcadamente com a elevação da temperatura 
 
O coeficiente de viscosidade de líquidos pode ser determinado por vários métodos 
experimentais. Por exemplo, determinando a velocidade de vazão do fluido através de um capilar (o 
coeficiente de viscosidade é dado pela lei de Poiseuille), a velocidade com que a esfera cai no fluido 
(neste caso é a lei de Stokes que se aplica), etc. 
No caso da vazão de um fluido através de um capilar o coeficiente de viscosidade, segundo 
Poiseuille, é: 
 
 
Onde P é a pressão hidrostática sobre o líquido, em N.m-2, V é o volume, em m3, do líquido 
que flui em t segundos através do capilar de raio r e de comprimento L, em metros. 
 
2 
 
 
Figura 01: Viscosímetro de Ostwald. 
 
 
 
O viscosímetro de Ostwald (Figura 1) 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 na vazão de um fluido de viscosidade conhecida, geralmente água, e o de um fluido de 
viscosidade desconhecida, uma vez que uma medida absoluta do coeficiente de viscosidade é difícil. 
A partir da equação, pode-se chegar a: 
 
 
 
Onde d1 e d2 são as densidades dos fluidos conhecido e desconhecido, respectivamente, e t1 
e t2 são os tempos gastos para que se escoem volumes iguais. 
 
A precisão na operação com este viscosímetro depende do controle e da medida das seguintes 
variáveis: temperatura, tempo, alinhamento vertical do capilar e volume da substância estudada. 
 
 
3 
 
A relação dos coeficientes de viscosidade dos líquidos com a temperatura é dada pela equação 
de Carrancio: 
Equação 01 
TR
B
A .exp. 
ou 
Equação 02 
TR
B
A
.
ln ln  
 
 
 
 
 
 
Onde A e B são constantes próprias dos líquidos dados, sendo B uma medida de energia 
necessária para fazer o líquido fluir. A partir da equação 02 pode-se obter uma reta, lançando ln de  
em função de 1/T. 
 
2. Objetivo 
 
Determinar o coeficiente de viscosidade de alguns líquidos a varias temperatura, utilizando o 
viscosímetro de Oswald. 
 
3. Materiais e Reagentes 
 
 Viscosímetro de Oswald 
 Cronometro 
 Pipetas de 10 mL 
 Béquer 
 Termômetro 0 – 100° 
 Banho termostático 
 Agitador magnético 
 Água destilada 
 Acetona 
 Etanol 
 
 
4 
 
4. Procedimento Experimental 
 
Parte 1: Colocou-se 10 mL de água destilada em um viscosímetro imerso em banho com 
água, esperando por 10 minutos para que se atingisse o equilíbrio térmico, medindo-se a temperatura 
do banho. Por sucção, através do tubo de borracha, elevou-se o líquido no interior do tubo até 
preencher a dilatação pequena e passar um pouco acima da marca superior. Em seguida deixou o 
líquido escoar para verificar se o escoamento estava se processando convenientemente e sem que 
gotas ficassem aderidas às paredes do tubo. Se isto acontecer, o viscosímetro deve ser esvaziado e 
novamente limpo com cuidado. 
Tornou-se a aspirar o líquido até uns 2 cm acima da marca superior (reproduzir sempre esta 
mesma posição em todas as medidas, não devendo elevar-se acima do nível da água do banho 
termostático) mantendo a posição pinçando o tubo de borracha. Feito isso, abriu-se a pinça e, quando 
o menisco do líquido passou pelo traço superior, deu partida ao cronômetro. Quando o menisco 
alcançou a marca inferior, travou-se o cronômetro. Repetiu-se o procedimento por mais duas vezes 
com o mesmo liquido e na mesma temperatura. 
Em seguida colocou-se novamente o viscosímetro no banho termostático e repetiu-se todo o 
procedimento nas temperaturas de 10, 20, 30 e 40 °C. 
 
Parte 2: Repetiu-se o processo acima nas temperaturas de 10, 20, 30 e 40 ºC, com o etanol e 
com a acetona. Tiraram-se as médias dos resultados e calcularam-se as viscosidades dos líquidos 
ensaiados. 
 
5. Resultados e discussão 
Pode-se observar que a viscosidade diminuía conforme aumentava-se a temperatura, 
comprovando a resistência que um determinado liquido sofre quando esta se escoando. 
Abaixo seguem as tabelas que expressam os valores obtidos nos ensaios: 
 
 
 
 
5 
 
5.1 Tabela expressando os dados obtidos da água 
 
Amostra Temperatura Tempo (s) Viscosidade (mpoise) Densidade (g/mL) 
Água 
10 122,81 13,070 0,9997 
20 99,07 10,020 0,9982 
30 72,18 7,9750 0,9957 
40 68,77 6,5290 0,9922 
 
5.2 Tabela expressando os dados obtidos do etanol 
 
Amostra Temperatura Tempo (s) Viscosidade (mpoise) Densidade (g/mL) 
Etanol 
10 184,78 15,520 0,789 
20 154,38 12,342 0,789 
30 127,72 11,181 0,789 
40 98,59 7,443 0,789 
 
5.3 Tabela expressando os dados obtidos da acetona 
 
Amostra Temperatura Tempo (s) Viscosidade (mpoise) Densidade (g/mL) 
Acetona 
10 46,50 3,910 0,790 
20 44,76 3,583 0,790 
30 41,17 3,609 0,790 
40 39,18 2,961 0,790 
 
Observou-se que o etanol apresentou maior viscosidade que a água e acetona, devido possuir 
maior interação molecular que os outros líquidos analisados. 
 
6 
 
Através dos dados obtidos foi possível obter a equação da reta, dividindo um pelo o valor da 
temperatura do experimento em kelvin e a função matemática Ln da viscosidade do liquido. Observe 
nos gráficos abaixo. 
5.4 Gráfico 1 
 
5.5 Gráfico 2
 
y = 2049,x - 4,679
R² = 0,998
0,0000
0,5000
1,0000
1,5000
2,0000
2,5000
3,0000
0,00310 0,00320 0,00330 0,00340 0,00350 0,00360
Ln visc. Água 
1/T
Gráfico da Viscosidade da Água
Série1
Linear (Série1)
Linear (Série1)
y = 2028,x - 4,397
R² = 0,927
0,0000
0,5000
1,0000
1,5000
2,0000
2,5000
3,0000
0,00310 0,00320 0,00330 0,00340 0,00350 0,00360
Ln visc Etanol
1/T
Gráfico da Viscosidade do Etanol
Série1
Linear (Série1)
 
7 
 
 
5.6 Gráfico 3 
 
 
Utilizando os valores obtidos na equação da reta pode-se determinar a energia de ativação de 
cada substância, calculado pela equação m=Ea/R. Como o valor de A obtido na equação Y é o 
mesmo que o de M, pode-se calcular o Ea multiplicando-o pela constante dos gases R(8,315): 
Energia de ativação da Água: 2049 X 8,315 = 17,037 KJ 
Energia de ativação do Etanol: 2028 X 8,315 = 16,862 KJ 
Energia de ativação da Acetona: 725,4 X 8,315 = 6,031KJ 
 
6. Conclusão 
 
Através do viscosímetro de Ostwald pode-se determinar a viscosidade de todos os líquidos 
analisados e construir gráficos para obtenção da equação da reta para determinar-se a energia de 
ativação dos mesmos. Pode-se concluir também que a viscosidade variou de acordo com o aumento 
da temperatura. Quanto maior a temperatura,menor a viscosidade. 
y = 725,4x - 1,185
R² = 0,804
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
1,4000
1,6000
0,00310 0,00320 0,00330 0,00340 0,00350 0,00360
ln visc acetona
1/T
Gráfico da Viscosidade da Acetona
Série1
Linear (Série1)
 
8 
 
 
7. Bibliografia 
 
UNISALESIANO. Manual de orientações metodológico para redação de trabalhos. 
Disponível em:< http://www.salesiano-ata.br/faculdades/> Acesso em: 28 out 2013. 
 
EBAH.–Viscosidade De Líquidos EXP 4 OSTWALD: Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAABqpEAF/exp-4-ostwald/> Acesso em 28 out2013.