Viscosidade

1. Introdução

A viscosimetria, como o nome já diz consiste na medição da viscosidade de um líquido. A viscosidade é nada mais que a resistência ao escoamento de fluidos, ela foi definida nos fluidos pela lei de A viscosidade em líquidos sofre a influência direta da temperatura, pois essa afeta a força de ligação entre as moléculas fazendo com que a sua resistência ao escoamento torne-se menor.

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. 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 estão 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.

O coeficiente de viscosidade de líquidos pode ser determinado por vários métodos experimentais, dentre os quais se encontram o viscosímetro de hoppler, e o viscosímetro de ostwald.

O viscosímetro de queda de bola VISCO BALL baseia-se no sistema de medida Höppler. Mede o tempo no que uma esfera sólida precisa para percorrer uma distância entre dois pontos de referência dentro de um tubo inclinado com amostra.

Figura 1: Viscosímetro de Hoppler.

Os resultados obtidos determinam-se como viscosidade dinâmica na medida estandardizada no Sistema Internacional (mPa•s). Este viscosímetro utiliza-se principalmente para substâncias de baixa viscosidade, entre 0,6 e 100.000 mPa•s. Para calcularmos a viscosidade neste viscosímetro pode-se utilizar a equação abaixo:

η1/ η2= (db-dl)xt1/(db-dl)xt2 (equação 1)

onde η1 é a viscosidade da água, η2 é a viscosidade do outro fluido, db é a densidade da esfera, dl é a densidade do líquido sendo medido, t1 é o tempo de escoamento da água, e t2 é o tempo de escoamento do outro fluido.

O viscosímetro de Oswald permite uma determinação simples do coeficiente de viscosidade de uma substância a partir de outra com valor conhecido.

Figura 1: Viscosímetro de Ostwald.

A razão de comparação entre as viscosidades dos fluidos é feita com base nos tempos de escoamento de cada um dos fluidos, assim como nas densidades de cada um, conforme a equação abaixo:

η1/ η2 =d1t1/d2t2 (equação 2)

na qual η1 η2 são as viscosidades do fluido conhecido e desconhecido, respectivamente, assim como d1, d2, t1 e t2 suas densidades e tempos de escoamentos. Obs.: Os tempos de escoamento devem ser medidos para volumes iguais, para poder se efetuar a comparação e aplicar a equação.

Com essas informações disponíveis o objetivo dessa prática será calcularmos a viscosidade de diferentes substâncias utilizando o viscosímetro de Höppler e o de Ostwald.

2. Materiais e Procedimento experimental.

2.1 Material

2.1.2.Viscosidade pelo Viscosímetro de Escoamento

1 viscosímetro de Ostwald

1 cronômetro

Pipetas

1 termômetro

Água destilada

1 pipetador

Etanol

2.1.2. Viscosidade pelo Viscosímetro de Tombamento

1 viscosímetro de Höppler

1 banho termostático

1 cronômetro

Provetas de 150 ml

Esferas de Vidro

Paquímetro

Soluções de água + sacarose a 5,10,15 e 25 %

2.2. Procedimento Experimental

2.2.1. Viscosidade de Ostwald

Colocou-se o volume de água de modo que o tubo ficasse cheio até cerca de 2/3 de sua altura, sendo abaixo da extremidade inferior do capilar. Pela sucção, com o pipetador, elevou-se o nível do líquido até a dilatação pequena e passar um pouco acima do nível superior e pinçou com um tubo de borracha. Preparou-se o cronômetro e abriu a pinça até passar pelo nível superior, acionando a marcação do tempo e finalizando quando passasse pela marca inferior, repetindo o mesmo procedimento 3 vezes para cada um dos fluidos

2.2.2. Viscosimetro de Höppler

Inseriu-se no viscosímetro o líquido a ser estudado, com cuidado para não deixar bolhas de ar, até certa altura para que a esfera atinja o primeiro nível marcado com uma velocidade constante. Colocou-se a esfera no cilindro central e esperou-a cair, cronometrando o intervalo de tempo entre os dois traços do visor. Repetiu esses passos três vezes para cada uma das soluções de água + sacarose.

3. Resultados e Discussões

3.1. Viscosímetro de Ostwald (Escoamento)

Na tabela 1 abaixo encontram-se as medições de tempo para a água e para as soluções de etanol incluindo o tempo médio gasto para cada fluido, suas densidades e a η calculada com esses dados.

Tabela 1: Viscosidade pelo viscosímetro de Ostwald.

Líquido 1ª Medição 2ª Medição 3ª Medição Média Densidade(g/cm³) η(calculado) em cP

Água (10 ml) 102 102 102 102 1 0,89

Etanol 10% 143 143 144 143,33 0,98 1,225640523

Etanol 20% 197 197 197 197 0,96 1,650164706

Etanol 30% * * * 242 0,945 1,995432353

Etanol 40% * * * 277 0,925 2,235688725

Utilizou-se para poder calcular a viscosidade das diferentes soluções de etanol um valor tabelado da viscosidade da água em cP e de posse das respectivas