RELATÓRIO VISCOSIDADE DO LIQUIDO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA[pic 1]

CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

QUÍMICA INDUSTRIAL

DISCIPLINA: FISICO QUIMICA EXPERIMENTAL

PROFESSORA: KATYA NERY

ALUNO: DANILYSON MENDES FELIX

RELATÓRIO VISCOSIDADE DO LIQUIDO

CAMPINA GRANDE – PB

MARÇO – 2017

INTRODUÇÃO

Este presente relatório visa o estudo da determinação da viscosidade da glicerina, através da Lei de Stokes que diz que o movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa. E para determinarmos a viscosidade desse fluido (glicerina)realizamos uma prática experimental baseado na Lei de Stokes que é a da queda de esferas de vidro na glicerina. Visa também a margem de erro entre a viscosidade encontrada no experimento e a da literatura à temperatura de 25ºC.

I - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1 - Viscosidade

É a medida da resistência interna de um fluido (gás ou líquido) ao fluxo, ou seja, é a resistência oferecida pelo líquido quando uma camada se move em relação a uma camada subjacente. Quanto maior a viscosidade, maior é a resistência ao movimento e menor é sua capacidade de escoar (fluir).

Para fluidos que se move através de tubos, a viscosidade leva a uma força resistiva. Esta resistência pode ser imaginada como uma força de atrito agindo entre as partes de um fluido que estão se movendo a velocidades diferentes. O fluido muito perto das paredes do tubo, por exemplo, se move muito mais lentamente do que o fluido no centro do mesmo.

O fluido em um tubo sofre forças de atrito. Existe atrito com as paredes do tubo, e com o próprio fluido, convertendo parte da energia cinética em calor. As forças de atrito que impedem as diferentes camadas do fluido de escorregar entre si são chamadas de viscosidade. A viscosidade é uma medida da resistência de movimento do fluido. Podemos medir a viscosidade de um fluido medindo as forças de arraste entre duas placas. Veja a Figura 1.

[pic 2]

Se medirmos a força necessária para manter a placa superior movendo-se  a uma velocidade constante v0, acharemos que ela é proporcional a área da placa, e a v0/d, onde d é a distância entre as placas. Ou seja,

F/A = hv0/d                 [1]

A constante de proporcionalidade h é chamada de viscosidade. As unidades deh no MKS são Pa.s.

Pela Lei de Newton, a viscosidade possui uma constante de coeficiente de viscosidade, viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica. Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, comportam-se segundo a Lei de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear. Cada um possui um coeficiente próprio de viscosidade. Como exemplo, estão as suspensões coloidais, as emulsões e os géis.

2 - Lei de Stokes

O movimento de um corpo em um meio viscoso é influenciado pela ação de uma força viscosa, Fv, proporcional à velocidade, v, conhecida como lei de Stokes.

No caso de esferas em velocidades baixas, Fv= 6πηrv, onde r o raio da esfera e η o coeficiente de viscosidade do meio. Se uma esfera de densidade maior que a de um líquido for solta na superfície do mesmo, no instante inicial a velocidade é zero, mas a força resultante acelera a esfera de forma que sua velocidade vai aumentando.

Pode-se verificar que a velocidade aumenta não uniformemente com o tempo e atinge um valor limite, que ocorre quando a força resultante for nula. As três forças que atuam sobre a esfera estão representadas na Figura 2 e são, além da força viscosa, o peso da esfera, P, e o empuxo, E. Igualando a resultante dessas três forças à zero, obtém-se a velocidade limite,

vL: vL= (2/9) [(ρ- ρ’)/η] g r2[2]

, onde ρ e ρ’ são as densidades da esfera e do meio, respectivamente, e g é a aceleração da gravidade.[pic 3]

Figura 2 –Forças que atuam numa esfera num meio viscoso.

Figura 3 - Esquema de uma esfera num fluido quiescente conforme pesquisa de George Gabriel Stokes, matemático nascido na Irlanda.

3 - Medição de Viscosidade

 Viscosidade é medida em viscosímetros, os quais podem ser classificados em dois grupos: primário e secundário. No grupo primário estão os instrumentos que realizam medidas diretas da tensão e da taxa de deformação do fluido. Instrumentos com diversos arranjos podem ser concebidos para este fim: entre eles há o de disco, o de cone-disco e o de cilindro rotativo, todos eles visando à reprodução do escoamento entre placas planas paralelas visto acima. Os viscosímetros do grupo secundário inferem a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação por meios indiretos, isto é, sem medir a tensão e deformação diretamente. Nesta categoria está o viscosímetro capilar, no qual a viscosidade é obtida por meio da medida do gradiente de pressão de um escoamento laminar em um tubo, e o viscosímetro de Stokes, onde ela é determinada através de medições do tempo de queda livre de uma esfera através de um fluido estacionário.

4 - Princípio de Arquimedes

Algumas lendas dizem que Arquimedes descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo fica mais leve quando está imerso na água devido a uma força verticalmente para cima que o líquido exerce sobre este corpo. Essa força que o líquido exerce no corpo é chamada de empuxo.

O princípio de Arquimedes diz que:

Todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força (empuxo) verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

Sendo Vf o volume do fluido deslocado, então a massa do fluido deslocado é: