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Relatório
de
Aula Pratica
VISCOSIDADE DE LIQUIDOS
Centro Regional Universitário do Espírito Santo do Pinhal
Prof: Ana Cláudia Camargo de Lima Tresmondi
18 de março de 2010
Objetivo
Determinar a viscosidade de óleo vegetal utilizando o método de Stokes e conceitos balanço, força e velocidade terminal.
Matérias e Métodos
Utilizamos uma proveta de 500 ml, uma bureta de 50 ml, cronômetro, termômetro, óleo vegetal e água. Para a medida de viscosidade pelo método de Stokes utilizamos o Viscosímetro de gotas. Este viscosímetro consiste de uma proveta graduada que contém o fluido a ser analisado, no caso o óleo vegetal, e sobre a qual uma bureta graduada com água. Deixamos cair gotas de água sobre o óleo, com cuidado para formar gotas de tamanho
uniforme. Ao entrar em contato com o óleo as gotas de água agrupam-se adotando, por ação da tensão superficial, uma forma esférica. Uma vez formada as esferas de água no
óleo, elas se separam da superfície descendo lentamente devido a sua maior densidade. Quando a esfera de água percorrer uns 5 centímetros de profundidade no óleo, terá atingido sua velocidade terminal. Determinamos a viscosidade de um óleo vegetal, já disponíveis nas provetas. Medimos o diâmetro interno da proveta. Jogamos no tubo, uma a uma, 10 esferas (gotas) de água, medindo-se o tempo de queda, para uma distância especificada na proveta graduada. Medimos a massa específica e temperaturas do óleo e da água. Medimos o volume gasto na proveta para determinado número de gotas de água, coletadas em provetas de 10 ml.
Resultados:
Tabela do tempo decorrido em segundo para que a gota de água chegasse no fundo da proveta, onde foi repetido o procedimento em 10 vezes para coleta de dados.
Tempo decorrido, em segundos, para que a gota de água afunde no óleo. Experiência Água 1 8 segundos 2 8,16 segundos 3 8,12 segundos 4 7,97 segundos 5 8,60 segundos 6 8,12 segundos 7 8,31 segundos 8 8,19 segundos 9 8,28 segundos 10 8,9 segundos Média 8,265 segundos
Diâmetro e massa especifica da gota:
D = 2 x 3 3 V = D = 2 x 3 3. 1_ = 0,4 cm 3
4 π N 4.3,14.
Massa especifica da água = 996,7 g
Massa especifica do Óleo = 0,879 g/cm
Diâmetro da proveta medido com paquímetro = 4,7 cm
Calculo da Viscosidade Cinemática do óleo: a uma temperatura de 27,5 °C da água e 27,6 °C do óleo.
v = υ = 58,505 = 66,559 m^2 / s ρ 0,
Uso do Pacnômetro: a uma temperatura de 25 °C
ρ = m v com água: Mpic vazio = 24,93 g Mpic + água = 52,95 g Mágua = 28,02 g
ρágua = m →a 25°C, ρágua = 0,9971g/cm³ v
logo, v = 28,1 cm³ (v = volume do pacnômetro)
O mesmo pacnômetro
óleo = 26,5 °C
Pacnômetro com óleo: Mpic + óleo = 50,74 g Móleo = (50,74 – 24,93) = 25,81 g
ρ = m = 25,81 = 0,919 g/cm³ v 28,
Comparando nossos resultados experimentais com a temperatura que foi utilizada temos uma tabela baixo que apresenta valores da viscosidade cinemática, para diferentes temperaturas, dos líquidos mais freqüentemente utilizados na pratica do dia-a-dia.
Tabela Viscosidade Cinemática.
Liquido T °C Viscosidade Azeite 38 43 Óleo de algodão 38 38 Óleo de baleia 38 38 Óleo de linhaça 38 30 Óleo de soja 38 35
Tabela para viscosidades cinemáticas aproximadas a 20ºC de alguns líquidos.
Líquido ν (cSt) Água 1 Leite 4 Óleo combustível 16 Óleo vegetal 43 Óleo SAE-10 110 Óleo SAE-30 440 Mel 2200
Valores médios da viscosidade do óleo de mamona.
Temperaturas (°C) Densidade (g.cm-³) Viscosidade (mPa.s)
20 0,964 a 992,008 a 40 0,9643 a 194,376 b 60 0,9650 a 67,153 c 80 0,9693a 25,606 d 90 0,96583 319, DMS 0,01142 5,
Propriedades da água em função da temperatura (unidades SI).
Temperatura (ºC)
Massa específica ρ (kg/m³)
Viscosidade Dinâmica μ (N.s/m²)
Viscosidade Cinemática ν (m²/s) 0 1000 1,76E-03 1,76E- 5 1000 1,51E-03 1,51E- 10 1000 1,30E-03 1,30E- 15 999 1,14E-03 1,14E- 20 998 1,01E-03 1,01E- 25 997 8,93E-04 8,96E- 30 996 8,00E-04 8,03E- 35 994 7,21E-04 7,25E- 40 992 6,53E-04 6,59E-
Viscosidade de fluidos Newtonianos a 20 ºC
Fluido μ [kg/(m.s)] x 10³ Ar 0,
Anexos
Medida da Viscosidade
Existem quatro tipos básicos de viscosímetros:
- Viscosímetro capilar. A viscosidade é medida pela velocidade de escoamento do líquido através de um capilar de vidro.
- Viscosímetro rotacional. A viscosidade é medida pela velocidade angular de uma parte móvel separada de uma parte fixa pelo líquido. A parte fixa é, em geral, a parede do próprio recipiente cilíndrico onde está o líquido. A parte móvel pode ser no formato de palhetas ou um cilindro.
- Viscosímetro de esfera. A viscosidade é medida pela velocidade de queda de uma esfera dentro de um líquido colocado em um cilindro vertical de vidro.
- Viscosímetro de orifício. A viscosidade é medida pelo tempo que um volume fixo de líquido gasta para escoar através de um orifício existente no fundo de um recipiente.
- Viscosímetro Bolha. Viscosímetros bolha são usados para uma rápida determinação da viscosidade cinemática de líquidos conhecidos como resinas e vernizes. O tempo
requerido para uma bolha de ar subir é diretamente proporcional à viscosidade do líquido – mais rápido a bolha sobe, menor a viscosidade.
A escolha do tipo de viscosímetro a ser utilizado depende do propósito da medida e do tipo de líquido a ser investigado. O viscosímetro capilar não é adequado para líquidos não newtonianos, pois não permite variar a tensão de cisalhamento, mas é bom para líquidos newtonianos de baixa viscosidade. O viscosímetro rotacional é o mais indicado para estudar líquidos não-newtonianos. O viscosímetro de orifício é indicado nas situações onde a rapidez, a simplicidade e robustez do instrumento e a facilidade de operação são mais importantes que a precisão e a exatidão na medida, por exemplo, nas fábricas de tinta, adesivos e óleos lubrificantes.
Funcionamento do viscosímetro de Stormer
O viscosímetro de Stormer aqui utilizado é um viscosímetro de cilindros concêntricos. O cilindro externo, fixo, é a parede do próprio recipiente. O cilindro interno, móvel, tem seu eixo acoplado a uma roda dentada. Sob a ação de um peso conhecido (que fornece a força de cisalhamento), preso ao cordão enrolado ao eixo da roda dentada, a roda gira e faz girar também o eixo do cilindro interno. Quanto mais viscoso o líquido, menor é a velocidade angular (taxa de cisalhamento) do cilindro interno para um dado peso. A velocidade angular pode ser obtida medindo-se o tempo necessário para o cilindro dar um determinado número de voltas, contadas no conta-giros do instrumento. Cada divisão do conta-giros corresponde a uma volta do cilindro interno. Uma volta completa do ponteiro do conta-giros corresponde a 100 voltas do cilindro interno.
Descrição do produto
Viscosímetro tipo giratório com mola de torção, digital, microprocessado, programável, de bancada, modelo DV-II+Pro, para medição de viscosidade relativa de fluidos newtonianos e não-newtonianos.
Especificações técnicas
Modelo com sensor de temperatura tipo RTD para medir a temperatura das amostras na faixa de – 100 °C a + 300 °C, com precisão de ± 1 °C na faixa de – 100 a + 149 °C e de ± 2 °C na faixa de 150 a 300 °C. Possui 54 diferentes velocidades de operação entre 0,01 e 200 rpm, das quais 18 são selecionáveis em um mesmo programa por uma tecla de rolagem no teclado da tampa frontal do equipamento, estojo com hastes numeradas confeccionadas em aço inox # 302 e protetor de hastes. Efetua sensoreamento e leitura contínua de dados de medição. Escala de leitura de 0 a 100% de torque e diretamente de viscosidade em
