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Laboratório de Engenharia Química I

Por:   •  31/3/2019  •  Trabalho acadêmico  •  2.620 Palavras (11 Páginas)  •  276 Visualizações

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[pic 1][pic 2][pic 3]

        

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG

Centro de Ciências e Tecnologia – CCT

Unidade Acadêmica de Engenharia Química – UAEQ

Laboratório de Engenharia Química I




Relatório 1

Determinação da viscosidade pela lei de Stokes





Aluna: Victória Freitas Ribeiro Borri (117110868)

Turma: 02

Professor: Eudésio Oliveira Vilar

Nota:

Setembro de 2018

Campina Grande - PB

SUMÁRIO



1. Objetivo geral...................................................................................3

2. Introdução teórica............................................................................3

2.1. Viscosidade dinâmica.........................................................3

2.2. Viscosidade cinemática .....................................................5

3. Materiais e métodos.........................................................................5

        3.1. Materiais utilizados.............................................................5

        3.2. Reagente utilizados............................................................5

        3.3. Metodologia .......................................................................6

                3.3.1. Viscosidade dinâmica...........................................6

                3.3.2. Viscosidade cinemática.........................................6

        3.4, Dados obtidos.....................................................................7

4. Resultados e discussões..................................................................8

        4.1. Viscosidade dinâmica .........................................................8

        4.2. Viscosidade cinemática ......................................................9

5. Conclusão.........................................................................................9

6. Referências bibliográficas.................................................................9

Anexo 1................................................................................................10

Anexo 2................................................................................................11

Anexo 3................................................................................................12








  1. OBJETIVO GERAL

Determinar, através da aplicação da Lei de Stokes, a viscosidade dinâmica do óleo de cozinha e do detergente convencional e a viscosidade cinemática de um fluido laminar em regime de escoamento.

  1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Fluidos são substâncias capazes de tomar a forma dos recipientes que os contêm. Quando em equilíbrio (hidrostático), os fluidos não causam forças tangenciais (ou de cisalhamento). Eles podem ser líquidos ou gasosos e são, todos, compressíveis em maior ou menor grau.

Já a viscosidade pode ser interpretada como a resistência ao movimento de um fluido, que dificulta seu escoamento. Para líquidos em geral, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura e, nos gases, a viscosidade cresce com a temperatura. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade do coeficiente de viscosidade é o N·s/m2 , frequentemente descrito como Pa·s (pascal vezes segundo). Na prática, usa-se muito o poise (1 P = 1 g/cm·s).

  1. Viscosidade dinâmica

A lei de Stokes é aplicada corpos esféricos para o cálculo da força de atrito que se gera quando um líquido flui em torno de uma esfera. De acordo com esta lei, a força de atrito aumento de forma diretamente proporcional ao raio da esfera, à velocidade do líquido e à viscosidade dinâmica deste.

                  (1)[pic 4]

Onde:  é a viscosidade dinâmica,  é o raio da esfera e  é a velocidade do terminal.[pic 5][pic 6][pic 7]

A Figura 1 ilustra o diagrama de corpo livre da esfera em queda dentro do fluido.





[pic 8]

                                                


Figura 1 – Esquema de forças sobre a esfera

Além da força de atrito, agem sobre o corpo a força gravitacional e a força do empuxo. Sabendo que a força gravitacional é dada por:

                       (2)[pic 9]

Onde m é a massa da esfera e g a gravidade.

E sabendo que a massa especifica da esfera é:

                        (3)[pic 10]

Combinando as equações 2 e 3, temos:

                       (4)[pic 11]

Conhecido o volume da esfera e substituindo na equação 4, teremos:

                        (5)[pic 12]

Já a força do empuxo é dada por:

                    (6)[pic 13]

Onde  é a massa especifica do líquido,  é o volume de líquido deslocado e  é a gravidade no local.[pic 14][pic 15][pic 16]

Substituindo  , temos:[pic 17]

                    (7)[pic 18]

A relação entre a força gravitacional, a força de atrito e a força de empuxo é dado por:

                      (8)[pic 19]

Substituindo as equações 1, 5 e 7 na equação 8, teremos:

               (9)[pic 20]

Reorganizando a equação 9:

              (10)[pic 21]

              (11)[pic 22]

Finalmente, temos a equação para a viscosidade dinâmica:

                  (12)[pic 23]

Para minimizar os erros, fazemos uma correção da velocidade terminal com o efeito de borda. A equação é dada por:

                        (13)[pic 24]

Onde r é o raio da esfera e R é o raio do recipiente utilizado.

  1. Viscosidade cinemática

Consideremos um fluido em repouso entre duas placas planas, de acordo com a figura 2, onde a placa superior seja móvel e a inferior seja fixa. Em um determinado momento aplicou-se uma força na plana móvel, desta forma houve uma deformação do fluido causada pela tensão de cisalhamento.

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