Determinação da densidade absoluta (μ) de água pura, água salgada, aditivos, glicerina, detergente e óleo da descida de uma esfera nesses líquidos contidos em um tubo de vidro vertical

1 OBJETIVO

A aula experimental teve como objetivo a determinação da densidade absoluta (µ) da água pura, água salina, gasolina aditivada, glicerina, detergente e óleo a partir da descida de uma esfera nesses fluidos, contido em um tubo de vidro vertical.

2. INTRODUÇÃO

A definição de viscosidade está relacionada com a Lei de Newton :

"A tensão de cisalhamento é diretamente proporcional à variação da velocidade ao longo da direção normal às placas"

  A relação de proporcionalidade pode ser transformada em igualdade mediante uma constante ( Lei de Newton ).

  A viscosidade dinâmica ( μ ) é o coeficiente de proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento e o gradiente de velocidade. O seu significado físico é a propriedade do fluido através da qual ele oferece resistência às tensões de cisalhamento. Os fluidos que apresentam esta relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação são denominados newtonianos e representam a maioria dos fluidos.

O valor da viscosidade dinâmica varia de fluido para fluido e, para um fluido em particular, esta viscosidade depende muito da temperatura. Os gases e líquidos tem comportamento diferente com relação à dependência da temperatura.

Um viscosímetro, também designado por viscômetro, consiste num instrumento usado para medição da viscosidade de um fluído.

Existem diversos tipos de viscosímetros, de entre os quais se destacam pela sua importância e aplicação industrial, o viscosímetro capilar ou viscosímetro de Ostwald, o viscosímetro de esfera em queda ou viscosímetro de bola e o viscosímetro rotativo.

O viscosímetro de esfera em queda ou de bola, possibilita a medição da velocidade de queda de uma esfera no seio de uma amostra de fluído, cuja viscosidade se pretende determinar. Este tipo de viscosímetro é baseado na lei de Stokes, enunciada pelo físico e matemático irlandês George Gabriel Stokes, que nasceu em Skreen a 13 de agosto de 1819 e que faleceu em Cambridge a 1 de fevereiro de 1903.

Este método consiste em diversos tubos contendo líquidos padrões de viscosidades conhecidas, com uma bola de aço em cada um deles. O tempo que a bola leva a descer o comprimento do tubo depende da viscosidade do líquido. Colocando-se a amostra num tubo semelhante, pode determinar-se aproximadamente a sua viscosidade por comparação com os outros tubos

3. MATERIAIS E MÉTODOS

- Esferas de metal;

- Proveta de vidro;

- Viscosímetro de Stokes;

- Cronômetro;

- Paquímetro

- Balança;

- Fluidos: água pura, água salina, gasolina aditivada, glicerina, detergente e óleo.

Mediu-se a massa de uma esfera de metal em uma balança e anotou-se o respectivo valor; Posteriormente, mediu-se o diâmetro da esfera, com auxílio de um paquímetro, adotando o mesmo valor de diâmetro para as demais esferas; Em seguida, marcou-se uma altura de 50 cm ou 500 mm na proveta de vidro, no caso da Glicerina foi de 10 cm ou 100 mm, distância esta que foi a percorrida pela esfera na descida. Com auxílio de um cronômetro, o tempo de queda das esferas foi aferido e anotado em cada fluido acima citado.

4. RESULTADOS

4.1 Na seguinte ordem:

- Água;

- Glicerina;

- Água Salina;

- Óleo de Cozinha;

- Gasolina Aditivada;

- Detergente;

Água:

- Diâmetro da esfera: 3 mm ou 0,003m

- Média percorrida pela esfera: 0,00858 centésimos

- Distância Percorrida pela esfera: 500 mm ou 0,5m

- Massa da esfera: 0,110 g

- Peso específico da água: 1000 * g(10) = 10.000

Assim: Coeficiente de Viscosidade:

onde:

μ: Coeficiente de viscosidade;

d: diâmetro da esfera;

v: velocidade de queda livre;

p: peso da esfera; e

γf: peso específico do fluido.

Água:

0,0000000085 * 7.847.142,85

μ = 0,06670 N.s/m²

Glicerina:

- Diâmetro da esfera: 3 mm ou 0,003m

- Distância Percorrida pela esfera: 100 mm ou 0,1m

- Média percorrida pela esfera: 0,05468 segundos

- Massa da esfera: 0,110 g

- Peso específico da glicerina: 1280 * g(10) = 12.800

Assim: Coeficiente de Viscosidade:

onde:

μ: Coeficiente de viscosidade;

d: diâmetro da esfera;

v: velocidade de queda livre;

p: peso da esfera; e

γf: peso específico do fluido.

Glicerina:

0,00000028 * 7.844.342,85

μ = 2,1964 N.s/m²

Água Salina:

- Diâmetro da esfera: 3 mm ou 0,003m

- Média percorrida pela esfera: 0,00606 centésimos

- Distância Percorrida pela esfera: