fqi viscosidade
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UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA
Determinação da Viscosidade Dinâmica de
Fluidos pelo método Copo DIN
- FÍSICO-QUIMICA EXPERIMENTAL II -
Componentes do Grupo: Matrícula:
Bianca Pinheiro de Sousa
Gislaine Abrantes Nunes 01011253
Jaqueline Alves Santos 00811862
Turma: 6 UNA Engenharia Química
Data do Experimento: 17/08/2012
1- INTRODUÇÃO
1.1) Viscosidade
A viscosidade é uma das variáveis que caracteriza reologicamente uma substância,
ou seja, é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento a
uma dada temperatura, devido à ação de uma tensão de cisalhamento. Assim, a
viscosidade não está diretamente relacionada com a densidade do líquido, que é a relação
massa/volume.
A ciência que estuda a viscosidade dos líquidos, também chamada de reologia, é a
parte da físico-química que investiga as propriedades e o comportamento mecânico de
corpos que sofrem uma deformação (sólidos elásticos) ou um escoamento (fluido: líquido
ou gás) devido à ação de uma tensão de cisalhamento (num corpo sujeito a uma força
cortante, força por unidade de área da seção transversal do corpo). Muitos sistemas,
principalmente os de natureza coloidal apresentam um comportamento intermediário entre
esses dois extremos, apresentando tanto características viscosas como elásticas. Esses
materiais são chamados de viscoelásticos.
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 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.
A viscosidade pode ser dividida em três tipos: Viscosidade Aparente, Viscosidade
Cinemática e Viscosidade Absoluta.
1.2) Viscosidade Aparente:
É aquela medida em um único ponto e através de cisalhamento constante. É
expressa por unidades de Poise ou centiPoise (mPa/s). Utilizada na leitura de viscosidade
de fluidos pseudo-plásticos. Viscosímetros: Brookfield, Haake.
1.3) Viscosidade Cinemática:
É aquela medida por um sistema de geometria que se utiliza da gravidade para sua
obtenção de medida. Medida por copos tem, como método, a contagem, através de um
cronômetro, do tempo gasto para o fluido escorrer pelo orifício inferior destes copos.
1.4) Viscosidade Absoluta:
É aquela que é medida por um sistema de geometria que não sofre influência da
gravidade para a obtenção desta medida. Os viscosímetros baseiam-se na medida da
resistência ao escoamento em um tubo capilar pelo torque produzido pelo movimento de
um elemento através do fluido. Os areômetros podem medir um grande intervalo de taxas
de deformação e construir areogramas completos que incluem comportamento tixotrópico
e ensaios dinâmicos para a determinação das propriedades visco-elásticas do material,
além de poder programar varreduras de temperatura.
A fórmula da viscosidade (η) é:
t = η.g
onde, t é tensão de cisalhamento e g a taxa de cisalhamento.
A unidade SI da viscosidade é Pa x s = N.s/m2
A viscosidade é a propriedade dos fluidos correspondente ao transporte
microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a
viscosidade, menor a velocidade em que o fluido se movimenta. É a medida da resistência
de um fluido à deformação causada por um torque. É comumente percebida como a
"grossura", ou resistência ao despejamento. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa
viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade.
1.5) Viscosímetro Copo DIN
Equipamento desenvolvido para atender indústrias petroquímicas, químicas e fins didáticos caracterizados pela produção e manipulação de fluidos, onde se desejam obter resultados referentes à viscosidade em relação ao tempo de escoamento de uma determinada substância. Onde o resultado encontrado é expresso em segundos ou em Centipoise. O viscosímetro método Copo DIN é capaz de atender os requisitos da normalização, onde consegue estabelecer a viscosidade consequente do tempo de escoamento do fluido newtoniano e juntamente com cálculos técnicos sendo principalmente utilizado para determinação da viscosidade cinemática de tintas, vernizes, resinas e outros líquidos com propriedades estabelecidas pela lei de Newton.
2 - PARTE EXPERIMENTAL
2.1) Materiais e Reagentes
Viscosímetro – Copo DIN 53211
Fuso de Orifício igual a 8mm
Béquer de 250mL
Termômetro
Espátula de aço inox
Gelo
Cronomêtro
Suporte Universal
Xampu feito pelo grupo ( Texapon HBN, Dehyton KE, Arlypon TT, PQ
10, Glydant, Fragrância, NaCl, Água)
Xampu vendido no mercado - Natura
2.2) Metodologia
2.2.1 – Xampu
Dispersou-se PQ 10 na água, em seguida adicionou-se Dehyton KE, Texapon HBN
e Arlypon TT, um a um, homogeneizando a cada adição. Foi adicionado os demais
componentes, Glydant, Fragrância e NaCl e homogeneizados. (ACHO QUE AQUI
FICARIA LEGAL COLOCAR A QUANTIDADE QUE FOI PESADO DE CADA
COMPONENTE, não coloquei pq o q eu tenho anotado aqui ta numerado e não com os
nomes dos componentes)
2.2.2 – Determinação da viscosidade dos fluídos pelo método Copo DIN .
Colocou-se o fuso de 8 mm no Copo DIN, adaptando-se este no anel do suporte universal.
Foi passado, com cuidado a amostra para um béquer de 250 mL, evitando-se que formasse bolhas de ar.
Com as pedras de Gelo, foi colocado o Xampu em banho Maria, para que fosse ajustada a temperatura a aproximadamente 20°C.
Com o dedo indicador da mão esquerda, tampo-se por baixo o furo do fuso.
Com cuidado, passou-se a amostra do xampu para o viscosímetro, até pequeno transbordamento pela canaleta. Passou-se, horizontalmente a espátula, na boca do viscosímetro, de maneira a retirar o excesso de produto.
Ao mesmo tempo, foi retirado o dedo do viscosímetro e acionado o cronômetro.
Observou-se o escoamento, olhando-se internamente no viscosímetro. Quando foi notado o final do escoamento, travou-se o cronômetro.
Foi consultado o Gráfico I em anexo e verificou-se a viscosidade na curva correspondente ao fuso de 8mm.
Este procedimento foi utilizado para determinar a viscosidade dos dois Xampus em questão.
3 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
Mediu-se o tempo de escoamento para o xampu feito em aula e do xampu ventido no
mercado – Natura, como segue a tabela a baixo:
Xampu feito em sala Xampu Natura
Tempo de escoamento 32”84 ° 3’27”37°
Tabela 1.0 – Medida do Tempo de Escoamento dos Xampus
Com o tempo estabelecido, foi consultado no Gráfico I, a viscosidade dos fluídos em
questão, utilzando o fuso de 8 mm. Obtendo-se:
Xampu feito em sala Xampu Natura
Viscosidade 1170 cP 2010 cP
Tabela 2.0 – Resultado obtido da Viscosidade dos Xampus
4- ANÁLISES DE ERROS
Os possíveis erros deste experimento são provenientes da diferença da formulação
dos xampus. A leitura da temperatura, assim como também a leitura do tempo
cronometrado, pode ser fonte de algum erro de paralaxe apresentado pelo operador.
Tentou-se minimizar os erros, limpando o viscosímetro após cada solução, medimos
o escoamento das soluções visivelmente menos concentradas antes da mais concentrada.
Tivemos também erros provenientes da imprecisão de calibração e leitura. Sabe-se,
também, que um experimento por mais correto que tenha sido feito, sempre é passível de
algum erro.
5- CONCLUSÃO
Conforme os resultados obtidos experimentalmente, e ainda comparando as
bibliografias tomadas como base, concluiu-se que por meio de um experimento simples e
objetivo, é possível determinar-se experimentalmente a viscosidade, bem como o tempo
de escoamento de soluções.
6 - BIBLIOGRAFIA
Apostila de práticas laboratoriais de Engenharia Química I. Universidade Federal da
Bahia.Salvador, 2011.2
Química Nova,v. 30, n. 5, p. 1374 – 1380, 2007.3 - Silva, M. G.
Universidade Federal de Itajubá.4 - Apostila de práticas laboratoriais de Engenharia
Química I. Universidade do Estado do Amazonas. Manaus, 2011
Apostila de Metodologia Analítica – Viscosidade Copo DIN, concedida pelo professor
em aula
http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/viscosidade.html - acesso em
19/08/12 - 22h48
www.fcf.usp.br/Ensino/Graduacao/.../reologia%20brookfield.pdf – acesso em
19/08/2012 – 23h25
ANEXO I
Gráfico Refente ao sub item 2.2.2 (tempo de escoamento (s) versus a
viscosidade