Baixe exp 4 OSTWALD e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! Determinação do coeficiente de viscosidade pelo viscosímetro Ostwald O coeficiente de viscosidade de líquidos pode ser determinado por vários métodos experimentais. Por exemplo, determinando a velocidade de vazão do fluido através de um capilar (o coeficiente de viscosidade é dado pela lei de Poiseuille), a velocidade com que a esfera cai no fluido (neste caso é a lei de Stokes que se aplica), etc. No caso da vazão de um fluido através de um capilar o coeficiente de viscosidade, segundo Poiseuille, é: (01) onde P é a pressão hidrostática sobre o líquido, em N.m-2, V é o volume, em m3, do líquido que flui em t segundos através do capilar de raio r e de comprimento L, em metros. O viscosímetro de Ostwald (Figura 1) permite uma determinação simples do coeficiente de viscosidade a partir de um padrão. Neste caso as medidas de viscosidade são feitas por comparação entre o tempo na vazão de um fluido de viscosidade conhecida, geralmente água, e o de um fluido de viscosidade desconhecida, uma vez que uma medida absoluta do coeficiente de viscosidade é difícil. A partir da equação (1), pode-se chegar a: (02) onde d1 e d2 são as densidades dos fluidos conhecido e desconhecido, respectivamente, e t1 e t2 são os tempos gastos para que se escoem volumes iguais. Figura 01: Viscosímetro de Ostwald. A precisão na operação com este viscosímetro, depende do controle e da medida das seguintes variáveis: temperatura, tempo, alinhamento vertical do capilar e volume da substância estudada. O efeito da temperatura sobre o coeficiente de viscosidade de um fluido difere notadamente segundo o fluido é um líquido ou gás. Nos gases, o coeficiente aumenta com a temperatura, mas nos líquidos diminui marcadamente com a elevação da temperatura. A relação dos coeficientes de viscosidade dos líquidos com a temperatura é dada pela equação de Carrancio: ou (03) (04) onde A e B são constantes próprias dos líquidos dados, sendo B uma medida de energia necessária para fazer o líquido fluir. A partir da equação (04) pode-se obter uma reta, lançando ln F 06 8 em função de 1/T. Procedimentos: O viscosímetro deve ser isento de resíduos de amostras. Determina-se o volume de amostra necessária para que o reservatório inferior contenha até 2/3 de líquido. Acondicione o viscosímetro, contendo em seu interior o volume de água determinado acima, num banho termostático a 25F 0B 0C. Espere que o sistema atinja o equilíbrio térmico. Por sucção, através do tubo de borracha, eleve o líquido no interior do tubo até preencher a dilatação pequena e passar um pouco acima da marca superior. Deixe o líquido escoar para verificar se o escoamento está se processando convenientemente e sem que gotas fiquem aderidas às paredes do tubo. Se isto acontecer, o viscosímetro deve ser esvaziado e novamente limpo com cuidado. Torne a aspirar o líquido até uns 2 cm acima da marca superior (reproduzir sempre esta mesma posição em todas as medidas, não devendo elevar-se acima do nível da água do banho termostático) e mantenha a posição pinçando o tubo de borracha. Abre-se a pinça e, quando o menisco do líquido passar pelo traço superior, dê partida ao cronômetro. Quando o menisco alcançar a marca inferior, trave o cronômetro. Repita a determinação cinco vezes com o mesmo líquido(seguir indicações de normas). Se o viscosímetro estiver convenientemente limpo, os tempos de escoamento não diferirão de mais de 0,2 %. No caso de tempos de escoamento diferirem de mais de 0,2 %, precisa-se examinar cuidadosamente a técnica e o material para encontrar a origem dos erros. Retire o viscosímetro do banho termostático e seque-o muito bem. Utilizando o densímetro, determine a densidade da água na temperatura do banho termostático. Torne a colocar o viscosímetro no banho termostático. Por meio da pipeta coloque no viscosímetro a substância cuja viscosidade deve ser determinada no mesmo volume que anteriormente. Espere de 15 a 20 minutos para que se estabeleça o equilíbrio térmico. Depois execute uma série de determinações do tempo de escoamento, tendo o cuidado de conduzir as operações nas mesmas condições anteriores. Com o auxílio do densímetro, determine a densidade do líquido-problema à temperatura do banho termostático. Faça o experimento, utilizando como líquido-problema o tetracloreto de carbono, a acetona e o metanol. Repita o processo acima nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55 F 0B 0C, desde que a temperatura de ebulição do líquido-problema não esteja muito próxima da temperatura do banho termostático. Para cada temperatura, faça os experimentos com água e com os líquidos-problemas. Tratamento de dados: À pressão de 760 torr, a viscosidade da água, segundo o National Bureau of Standards, é dada na Tabela 01. Tabela 01: Coeficiente de viscosidade e densidade da água a várias temperaturas. Temperatura (°C) Coeficiente de viscosidade (em milipoise) Densidade (g.cm-3) 10 13,07 0,99973 15 11,39 0,99913 20 10,02 0,99822