DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE PELO MÉTODO DE STOKES

DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE PELO MÉTODO DE STOKES

OBJETIVO

Compreender o conceito de viscosidade, como também determinar a viscosidade de diferentes líquidos utilizando o método de Stokes.

INTRODUÇÃO

Devido à interação de camadas adjacentes de moléculas, os líquidos realizam uma “viscosidade” ou resistência contra  o escoamento. Poizeulle mostrou que o volume “V” de um líquido que se escoa sem turbulência em “t” segundos por um capilar de raio “R” e comprimento “L” é dado por:

[pic 1]

onde ΔP é a variação da pressão hidrostática e η o coeficiente de viscosidade, ou simplesmente viscosidade. Quando as grandezas da equação acima são expressas em unidade CGS, a unidade de viscosidade chama- se “poise”. Nos livros encontram- se muitas vezes o milipoise (10 ˉ³ poise) abreviado mP, ou  também centipoise (10 ˉ² poise) abreviado cP. Dos inúmeros métodos para determinar a viscosidade de um líquido, provavelmente o que mais se destaca é o método de Stokes baseado na Lei de Stokes:

[pic 2]

Onde Vₒ é a velocidade da esfera.

A viscosidade ocorre devido às interações de camadas adjacentes das moléculas. O coeficiente de viscosidade  de um líquido é definido como a força tangencial f necessária para deslocar um plano de área unitária A com velocidade unitária v em relação a outro plano paralelo situado à distância unitária x, sendo o espaço entre eles ocupado pelo líquido em estudo. A aplicação de forças sobre um líquido produz diferenças de velocidade entre as camadas adjacentes no interior deste. 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. (GUIMARÃES, 2013)[pic 3]

        Além da força de atrito são realizados sobre a esfera uma força gravitacional e uma força de empuxo: P = 4/3 (πR³ρliqg) respectivamente. No momento da queda, em que a esfera tem uma velocidade constante, as força se compensam e a velocidade da esfera é dada pela equação abaixo:

Vₒ=  r² g (ρesf – ρliq).[pic 4]

A velocidade da esfera da esfera será influenciada pela proximidade das paredes da proveta. Por isso é recomendável deixar cair a esfera no centro da proveta. A relação entre Vₒ a velocidade continua numa proveta com raio R, e a Vₒ a velocidade da esfera numa proveta com raio infinito dado por:

Vₒ= v (1 + 2,4 r/R)

Material

Provetas de 2000 mL

Provetas de 1000 mL

Provetas de 500 mL

Provetas de 10 mL

Termômetro

Régua Graduada

Cronômetro

Água destilada

Glicerina

Solução de NaCl 30 g/L

Bolinhas de Vidro

Balança Analítica

Fita durex

Procedimento

a) Determinação da Densidade do Sabonete Líquido

a.1. Pesar a proveta de 10 mL vazio (mprov);

a.2. Pesar a proveta de 10 mL cheio com o detergente (mtotal)

a.3. Determinar a massa do sabonete líquido (ms.liq) subtraindo da massa total (m total) a massa da proveta(mprov);

a.4. Calcular a densidade do detergente através da relação: d= m/v.

b) Determinação da densidade da Glicerina

b.1. Anote a densidade da glicerina que está  impressa no rótulo.

c) Determinação da viscosidade

c.1. Para determinar o raio das bolinhas de vidro pese simultaneamente 05 bolinhas na balança analítica (Não esqueça de determinar a massa média e o desvio dessa medida);

c.2. Estabeleça a distância que a bolinha irá percorrer nas provetas com o auxílio de uma régua f=graduada;

c.3. Anote o diâmetro da proveta utilizada;

c.4. Determine a temperatura inicial;

Coloque uma bolinha de vidro na superfície da água destilada e no centro da proveta de 2000 mL e deixe- a cair. Use o cronometro para determinar em que tempo a bolinha percorre o trajeto;

c.6. Repita a experiência com as outras quatro bolinhas;

c.7. Determine a temperatura final;

c.8. Repita os passos c.4. até o c.7. para água destilada, detergente, glicerina no entanto utilizando um proveta de 1000 mL

A densidade da bolinha de vidro é de 2,57 g/ cm³.

Resultados e discussões

Determinação da densidade do Sabonete Líquido

Na determinação da densidade do detergente, primeiramente pesamos uma proveta de 10 mL vazia em balança analítica, verificando se a mesma estava calibrada. Em seguida, enchemos com 10 mL de sabonete líquido a proveta e pesamos novamente para determinar a massa do detergente e usando a relação    a sua densidade.[pic 5]

Abaixo resume os resultados obtidos.

Tabela 1

m. proveta vazia (g)	m. prov + m. do sabonete líquido g	m. sabonete líquido
GRUPO I	17,97g	27,96g	27,96g- 17,97g = 9,99g
GRUPO II	17,80g	27,55g	27,55g- 17,80 = 9,75g

Logo, pela relação  , onde m  é a massa do detergente e v  o seu volume temos; Grupo I  → ; Grupo II [pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]

Determinação da viscosidade

No procedimento o qual consistiu na determinação da viscosidade dos líquidos, fizemos primeiramente a determinação da distância em que a bolinha de vidro percorreria nas provetas. Para isso usamos uma régua. Em seguida, com o auxilio de uma régua, determinamos o diâmetro da proveta utilizada e pesamos as bolinhas que iam ser utilizadas. Em cada pesagem foram colocadas cinco bolinhas.