UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ – UVA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – CCET
CURSO DE QUÍMICA/ LICENCIATURA
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II
VISCOSIMETRIA
ALUNA: Karoline Souza Sampaio
PROFESSORA: Sara Girão
SOBRAL
2023
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Viscosimetria: Determinação do Coeficiente de Viscosidade de Soluções Aquosas, Exercícios de Físico-Química
Aborda o conteúdo de viscosidade e densidade relativa.
Tipologia: Exercícios
2023
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UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ – UVA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – CCET
CURSO DE QUÍMICA/ LICENCIATURA
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II
VISCOSIMETRIA
ALUNA: Karoline Souza Sampaio PROFESSORA: Sara Girão SOBRAL 2023
INTRODUÇÃO
Viscosidade é uma propriedade física que pode ser definida como a resistência que um fluído apresenta ao escoamento. Através da viscosidade ocorre o transporte microscópico de movimentos através da difusão molecular. Isso significa, que quanto maior for a viscosidade do fluido, menor será sua velocidade de escoamento. A viscosidade de um fluido depende de alguns fatores como temperatura, concentração, densidade. A resistência dos fluidos pode ser explicado por um fenômeno chamado cisalhamento que é um atrito interno das camados dos fuidos quando estes escoam. Esse cisalhamento ocorre de maneira laminar como podemos entender a seguir: “O escoamento se chama laminar , porque o fluido se desloca em camadas planas paralelas ou lâminas, que deslizam umas sobre as outras (como as cartas de um baralho).” (Nussenzveig, 2014, p. 48). A figura 1 mostra como ocorre o escoamento laminar de um fluido. FIGURA 1 – Cisalhamento laminar de um fluido Fonte: Manual de físico-química experimental II, 2018, p.15. Há dois tipos de escoamento de um fluido, o escoamento tubular que é quando o líquido escoa no interior de um tubo, ou escoamento perietal que ocorre nos leitos de rios ou em calhas. Quando um líquido escoa de maneira laminar e sem turbulências pode-se dizer que ele obedece a lei de Newton para líquidos que estabelece que a tensão de cisalhamento é proporcional ao seu gradiente de velocidade
- Viscosímetro de hoppler : pode ser entendido da seguinte maneira: 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. Os resultados obtidos determinam-se como viscosidade dinâmica na medida estandardizada no Sistema Internacional (mPa.s). (QUANTOTEC, [s.d.]
- Viscosímetro Rotacional: esse tipo de viscosímetro utiliza o princípio de resistência ao movimento onde um motor que gira o orifício até que a velocidade de rotação estabilize, então faz-se o cálculo da viscosidade baseade na taxa de fluxo e área do orifício. O experimento que baseia este relatório foi realizado com o viscosímetro de Cannon-Fenske que determina a viscossidade através da técnica do fluxo capilar. OBJETIVOS
- Determinar o coeficiente de viscosidade de algumas amostras líquidas pelo método do fluxo capilar, com viscosímetro de Cannon-Fenske;
- Comparar os valores de coeficiente de viscosidade obtidos para soluções de glicose 5g/L ,sacarose 5g/L e de NaCl em duas concentrações diferentes. M ATERIAIS UTILIZADOS
- Viscosímetro de Cannon-Fenske
- Suporte para bureta
- Garra para suporte
- Balança analítica
- Picnômetro
- Termômetro
- Bécker
- Cronômetro
- Seringa com tubo de borracha
- Água (H 2 O)
- Cloreto de sódio (NaCl 5g/l e NaCl 1 M)
- Glicose 5g/L
- Sacarose 5g/L PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Foi realizada a pesagem dos dois picnômetros utilizados para pesar a massa do cloreto de sódio (NaCl) nas duas concentrações, Glicose 5g/L e sacarose 5g/L. Em um picnômetro pesou-se o NaCl 5g/L, NaCl 1 M e a glicose 5g/L e no outro picnômetro foi realizada a pesagem da sacarose 5g/L, as medidas dessas pesagens encontram-se nas tabelas 1 e 2 da seção de resultados e discussão. Após pesagem das massas das amostras foi realizada a execução da viscosimetria que consiste em adicionar 10 ml da amostra no viscosímetro, puxar o líquido com a seringa até certa altura acima da linha de marcação e a partir do momento que a amostra tocou a primeira marca acionou-se o cronômetro até atingir a marcação abaixo. Esse processo foi repetido por duas vezes em cada uma das amostras, exceto na sacarose que foi realizada uma triplicata e nas outras o tempo foi resultado da média da duplicata.
AMOSTRAS MASSA DA AMOSTRA DENSIDADE MASSA ESPECÌFICA
(g/cm^3 ) ÁGUA DESTILADA 69,325g 1,0000 0, SACAROSE 5g/L 69,377g 1,0019 0, Fonte: Elaborada pela autora. Através da análise da tabela é possível observar que o experimento foi realizado com compostos iônicos que é o NaCl nas concentrações 5g/L e 1 M houve uma diferença nas massas específicas e densidades das mesmas, pois com o aumento da concentração de uma amostra a sua massa específica e densidade também aumentam. É notório também que o cloreto de sódio mais concentrado tem suas características maiores que todos os outros pelo fato de ser um composto iônico e os íons que se dissociam em solução interagem fortemente com a água agem aumentando sua densidade. A sacarose apresenta densidade maior que a glicose por que quando reage com a água forma duas moléculas que são a glicose e a frutose enquanto que a glicose já é um produto da sacarose. A densidade de uma solução depende diretamente de sua concentração, ou seja, se a concentração aumenta, consequentemente a densidade aumenta e o mesmo é válido de maneira contrária. Já a massa específica depende da concentração mas também depende da temperatura pois ela aumenta ou diminui com a mudança da temperatura. Para obtenção dos valores das viscosidades relativa, dinâmica e cinemática, foram utilizadas as seguintes fórmulas:
• Fórmula da viscosidade relativa (ŋrel)
ŋrel =
ρam x tam ρágua x tágua Onde: ŋrel = viscosidade relativa
ρam = Massa específica da amostra
tam = tempo de escoamento da amostra
ρam = Massa específica da água
tágua = tempo de escoamento da água Não há unidade de medida nesse tipo de viscosidade
• Fórmula da viscosidade dinâmica (ŋ)
ŋ = ŋágua x ŋrelam
Onde:
ŋ = viscosidade dinâmica da amostra
ŋágua = Viscosidade dinâmica da água (Tabelada)
ŋrelam = viscosidade relativa da amostra A unidade de medida é o cP (centipoise)
- Fórmula da viscosidade cinemática (Ѵ (^) (cS )
- Ѵ = ŋam ρam Onde: Ѵ = Viscosidade cinemática
ρam = Massa específica da amostra
ŋam = viscosidade dinâmica da amostra
A unidade de medida é cS (centi stokes) A seguir pode ser observada a tabela contendo os valores observados no experimento das amostras no víscosimetro. TABELA 3 - VALORES DAS VISCOSIDADES RELATIVA, DINÂMICA E CINEMÁTICA DAS AMOSTRAS Viscosidade dinâmica da água = 0,8891 T = 25°C Amostras Massa específica(g/cm^3 )
Tempo(s) ŋrel ŋ(cP) Ѵ (cS)
Água destilada 0,99705 250,64 1 0,8891 0, NaCl 5g/L 1,00068 266085 1,0036 0,8923 0, NaCl 1M 1,03743 280,15 1,0405 0,9251 0, Glicose 5g/L 0,70070 272,93 0,7028 0,6248 0, Sacarose 5g/L 0,99894 272,51 1,0019 0,8908 0, Fonte: Elaborada pela autora
REFERÊNCIAS
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de Física básica, 2 : fluidos, oscilações e ondas, calor. 5. ed. São Paulo: Blucher , 2014. UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ. Manual de físico-química experimental II. Centro de Ciências. Curso de química. Sobral, 2018. p.15. UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ. Manual de físico-química experimental II. Centro de Ciências. Curso de química. Sobral, 2018. p.16. VÍSCOSÍMETRO HOPPLER DE QUEDA DE BOLA. QUANTOTEC [s.d.]. Disponível em: https://www.quantotec.com/pt/Visco-bola.htm#:~:text=O%20viscos%C3%ADmetro%20de%20queda %20de,um%20tubo%20inclinado%20com%20amostra. Acesso em: 28/09/2023.