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VISCOSÍMETRO DE CANNON – FENSKE
SIMONE MENDES PRATA RA A44BGI-
BRUNA SERTORE RA A38GCC-
RAFAELA FAGUNDES RA A38FCI-
ERIVAN BEZERRA RA A
1-OBJETIVOS
Determinação da densidade e da viscosidade de fluidos newtonianos. Ajustar os parâmetros com o modelo da equação da viscosidade variando com a temperatura através dos dados experimentais obtidos.
2-FUNDAMENTOS
A reologia é a ciência que estuda o comportamento dos fluidos a partir de esforços mecânico (deformação) causado por diversas condições externas. As propriedades reológicas mais importantes são a viscosidade e a elasticidade. A viscosidade é uma medida do escoamento interno de um fluido que escoa em regime laminar. Esta propriedade esta relacionada com a resistência que a substancia apresenta ao fluir sob a ação de uma força externa determinada pela força por unidade de área (tensão de cisalhamento) necessária para deslocar as partículas do material com um determinado gradiente de velocidades. Assim a viscosidade, m, é obtida como o quociente entre a força por unidade de superfície que se tem que aplicar ao fluido para ele se mover (F/A) e o gradiente de velocidade (dvx/dy). (Bird et al, 1960)
A viscosidade de um fluido é basicamente uma medida de quanto ela gruda. A água é um fluido com pequena viscosidade. Coisas como shampoo ou xaropes possuem densidades maiores. A viscosidade também depende da temperatura.. O óleo de um motor, por exemplo, é muito menos viscoso a temperaturas mais altas do que quando o motor está frio.
Para fluidos que se movem 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
Se medirmos a força necessária para manter a placa superior movendo-se a uma velocidade constante v (^) 0 , acharemos que ela é proporcional a área da placa, e a v 0 /d, onde d é a distância entre as placas. Ou seja,
F /A = F 06 8 v 0 /d
A constante de proporcionalidade F 06 8 é chamada de viscosidade.
Função do tempo que o fluido leva para fluir, num volume fixo, por um tubo capilar normalizado. Um dos viscosímetros comercial mais utilizado é denominado de “Cannon Frenske” (fig. 2).
Figura 2 A determinação da viscosidade do fluido neste viscosímetro se baseia na medida do tempo necessário para que o liquido escoa entre as marcas 1 e 2 que possuem um volume fixo na equação (3), a qual relaciona a viscosidade cinemática do fluido, n, e o tempo de escoamento. n = K × t (3) onde K é uma constante de cada aparelho que se determina experimentalmente, com um fluido de viscosidade cinemática conhecida.
3-MATERIAIS
MATERIAS E EQUIPAMENTOS QUANTIDADES
Frasco com água destilada 100mL Frasco com água e detergente 100mL Frasco com xampu(diluição1:15) 1 unidade Termômetro 1 unidade Secador 1 unidade
- Pipetou o mesmo volume (15mL) do líquido em estudo, não esquecendo de ambientar o instrumento com o líquido a ser analisado.
- (^) Repetiu o mesmo procedimento executado para o padrão.
- Após três contagens de tempo,determinou o valor do tempo médio (t médio2 ).
- Calculou o coeficiente de viscosidade dos líquidos de estudo (xampu e água com detergente) usando o valor tabelado para a água destilada como padrão.
5-RESULTADOS E DISCUSSÕES
Padrão t A
(s)
tB
(s)
tc
(s)
T médio
(s)
T 1
(ºc)
d 1
(g.mL-¹)
(cP) Água Destilada
4 ″ 37 ‴ 4 ″ 58 ‴ 4 ″ 34 ‴ 4 ″ 043 ‴ _ 0,99823 1,
Líquido Estudado
t A
(s)
tB
(s)
tc
(s)
T médio
(s)
T 2
(ºc)
d 2
(g.mL-¹)
(cP)
Xampu 25 ″ 97 ‴ 25 ″ 50 ‴ 25 ″ 44 ‴ 25 ″ 64 ‴ _ 1,
Água com Detergente
5 ″ 38 ‴ 5 ″ 62 ‴ 5 ″ 47 ‴ 5 ″ 049 ‴ _ 1,
Observação: utilizou a densidade de xampu calculada na aula de picnômetro.
a) Ajustar os melhores parâmetros às curvas experimentais. b) Comparar os possíveis erros entre os valores experimentais da viscosidade das soluções, obtidos pela equação de ajuste, com os valores tabelados. c) Comentar os resultados obtidos para a variação da viscosidade da solução de sacarose com a temperatura.
Cálculo: ɳ 2 d2 t ──── = ──── x ──── ɳ 1 d 1 t 1
ɳxampu 1,029657 25, ───────── = ───────── x ─────── = ɳ h2o 0,99823 4,
ɳ xampu = 6,
ɳ h2o/deterg 12000 5, ────────── = ────── x ────── ɳ h2o 0,99823 4,
ɳh2o/detergente = 15019,
Viscosidade é considerada uma função linear onde líquidos mais espessos, o ângulo é maior e líquidos menos espessos, o ângulo é menor.
O espalhamento (das camadas) do xampu foi menor que o espalhamento da água com detergente, sendo assim, com a contagem do tempo, que é muito importante, conseguimos comprovar que o xampu demorou mais para ser totalmente escoado devido sua viscosidade ter um ângulo maior, ou seja ser mais espesso
6-CONCLUSÃO:
Os viscosímetros de Cannon Fenske inferem a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação por meios indiretos, isto é, sem medir a tensão e a deformação diretamente,sendo obtida por meio da medida de gradiente de pressão e também medida por determinação do tempo, em segundos, para um volume de líquido escoar por gravidade através do capilar de viscosímetro calibrado, a uma temperatura rigorasamente controlada.
7-REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/viscosidade.html
http://www.maeq.ufba.br/scripts/docs/pdf/eng029_RoteirospraticasLab1.pdf
