79812864 Determinacao Da Viscosidade Pelo Metodo Do Viscosimetro Capilar

  • View
    83

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of 79812864 Determinacao Da Viscosidade Pelo Metodo Do Viscosimetro Capilar

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS

    ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA

    CURSO DE ENGENHARIA QUMICA

    Disciplina: LABORATRIO DE ENGENHARIA QUMICA I

    DETERMINAO DA VISCOSIDADE PELO MTODO DO VISCOSMETRO

    CAPILAR Efeito da concentrao na viscosidade da soluo

    Data de realizao:

    Prof.: Leonel Garcell

    Aluno: Adam Macedo Nota do grupo:

    Aluna: Amanda Lays Obando de Oliveira

    Aluna: Amanda Marques de Oliveira

    Aluna: Ana Heloiza Simas da Silva

    Manaus, AM

    2011

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    1. INTRODUO

    A reologia a cincia que estuda o comportamento dos fluidos a partir de esforos

    mecnico, como a deformao, causado por diversas condies externas. As propriedades

    reolgicas mais importantes so a viscosidade e a elasticidade. [1]

    Em linhas gerais, a viscosidade pode ser definida como resistncia apresentada por um

    fluido alterao de sua forma, ou aos movimentos internos de suas molculas umas em relao

    s outras. A viscosidade de um fluido indica sua resistncia ao escoamento, sendo o inverso da

    fluidez. [2]

    Mais profundamente, viscosidade a medida do atrito interno de um fluido. Este atrito

    torna-se aparente quando uma camada do fluido se move em relao outra camada. A

    quantidade de fora requerida para causar esse movimento chamada de cisalhamento. O

    cisalhamento ocorre quando o fluido fisicamente movido ou distribudo. Fluidos altamente

    viscosos requerem uma fora maior para que uma camada se mova em relao outra do que

    materiais menos viscosos.

    Figura 1-Modelo para definio de viscosidade

    A viscosidade pode ser dividida em trs tipos: Viscosidade Aparente, Viscosidade

    Cinemtica e Viscosidade Absoluta.

    Viscosidade Aparente: aquela medida em um nico ponto e atravs de cisalhamento

    constante. expressa por unidades de Poise ou centiPoise (mPa/s). Utilizada na leitura de

    viscosidade de fluidos pseudo-plsticos. Viscosmetros: Brookfield, Haake.

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    Viscosidade Cinemtica: aquela medida por um sistema de geometria que se utiliza da

    gravidade para sua obteno de medida. Medida por copos tem, como mtodo, a contagem,

    atravs de um cronmetro, do tempo gasto para o fluido escorrer pelo orifcio inferior destes

    copos.

    Viscosidade Absoluta: aquela que medida por um sistema de geometria que no

    sofre influncia da gravidade para a obteno desta medida. [3]

    Os viscosmetros baseiam-se na medida da resistncia ao escoamento em um tubo capilar

    ou pelo torque produzido pelo movimento de um elemento atravs do fluido.

    Os remetros podem medir um grande intervalo de taxas de deformao e construir

    reogramas completos que incluem comportamento tixotrpico e ensaios dinmicos para a

    determinao das propriedades viscoelsticas do material, alm de poder programar varreduras

    de temperatura.[4]

    Existem quatro tipos de viscosmetros:

    Viscosmetro capilar: A viscosidade medida pela velocidade de escoamento do lquido

    atravs de um capilar de vidro. medido o tempo de escoamento do lquido entre duas marcas

    feitas no viscosmetro. Os viscosmetros capilares podem ser: Viscosmetro de Ostwald,

    Viscosmetro de Cannon-Fanske e Viscosmetro de Ubbelohde.

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    Figura 2-Viscosmetro de Ostwald Figura 3-Viscosmetro de

    Cannon-Fanske

    Figura 4- Viscosmetro de

    Ubbelohde

    Viscosmetro de orifcio: A viscosidade medida pelo tempo que um volume fixo de

    lquido gasta para escoar atravs de um orifcio existente no fundo de um recipiente.

    Figura 5- Viscosmetro de orifcio

    Viscosmetro Rotacional: A viscosidade medida pela velocidade angular de uma parte

    mvel separada de uma parte fixa pelo lquido. Nos viscosmetros de cilindros concntricos, a

    parte fixa , em geral, a parede do prprio recipiente cilndrico onde est o lquido. A parte

    mvel pode ser no formato de palhetas ou um cilindro. Nos viscosmetros de cone-placa, um

    cone girado sobre o lquido colocado entre o cone e uma placa fixa.

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    Figura 6- Viscosmetro cilindros concntricos Figura 7- Viscosmetro cone-placa

    Viscosmetro de esfera: A viscosidade medida pela velocidade de queda de uma esfera

    dentro de um lquido colocado em um tubo vertical de vidro. medido o tempo que uma esfera

    gasta para percorrer o espao entre duas marcas feitas no viscosmetro. [5]

    Figura 7- Viscosmetro de Esfera

    A escolha do tipo de viscosmetro a ser utilizado depende do propsito da medida e do

    tipo de lquido a ser investigado. Neste presente trabalho iremos abordar o viscosmetro de

    Ostwald modificado, conhecido como Cannon- Fenske, para determinar o coeficiente de

    viscosidade de gua e das solues de sacarose a 10, 20% (m/v).

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    2. OBJETIVOS

    2.1 Geral

    Determinar experimentalmente o coeficiente de viscosidade em solues aquosas de

    sacarose.

    2.2 Especficos

    Determinar a constante caracterstica do viscosmetro, ;

    Avaliar a influncia da concentrao na viscosidade a uma determinada temperatura.

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    3. MATERIAIS E MTODOS

    3.1 Materiais Utilizados

    Viscosmetro capilar Cannon Fenske (1)

    Pra de borracha (1)

    Suporte universal (1)

    Termmetro para temperatura ambiental (1)

    Copos Becker 100,0 mL.

    Cronmetro digital.

    3.2 Reagentes Utilizados

    gua destilada.

    Solues de sacarose 10 e 20% (m/v)

    3.3 Procedimento Experimental

    Primeiramente limpou-se o viscosmetro com gua e secou-o atravs do vcuo fornecido

    com a pra. Em seguida, imergiu-se a extremidade N na amostra e aplicou-se vcuo pouco a

    pouco no tubo L.

    Esperou-se que a amostra atingisse o nvel G e fechou-se a extremidade N com

    dispositivo apropriado para que no houvesse escoamento do lquido.

    Assim, inverteu-se o tubo e limpou-o externamente, fixando-o verticalmente ao suporte

    universal. Conseguintemente a extremidade N foi liberada e iniciou-se o escoamento do fluido

    testado.

    Em seguida, mediu-se o tempo de escoamento entre as marcas E e F do bulbo inferior C e

    as marcas F e I do bulbo superior J.

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    O mesmo procedimento foi realizado utilizando gua destilada (0% de sacarose) e

    solues de concentrao de sacarose de 10%, 20% em massa. As duas primeiras em duplicata.

    O dado experimental da gua foi utilizado para calcular a constante caracterstica do

    viscosmetro. E a partir disso avaliou-se o efeito da concentrao de sacarose na viscosidade da

    soluo.

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    4. RESULTADOS E DISCUSSO

    Dados coletados no laboratrio.

    Tabela 1. Dados experimentais: tempo de escoamento por soluo

    H2O Sacarose 10 % Sacarose 20 %

    1 114,97 s 138,55 s 176,95 s

    2 112,91 s 142,92 s -

    mdio 113,94 s 140,74 s -

    Determinao experimental da constante k.

    A constante k do viscosmetro se determina, experimentalmente, com um fluido de

    viscosidade conhecida. Utilizando a gua como fluido padro para a determinao da constante k,

    podemos obter sua viscosidade na Tabela 2.

    Tabela 2. Viscosidade da gua. Fonte: CAPUTO, 1996

    Temperatura (oC) Viscosidade (mPa.s)

    0 1,781

    4 1,558

    5 1,518

    10 1,307

    15 1,139

    20 1,002

    25 0,890

    30 0,798

    40 0,653

    50 0,547

    60 0,466

    70 0,404

    80 0,354

    90 0,315

    100 0,282

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am - www.uea.edu.br

    A temperatura utilizada no experimento foi de 25 oC. Nestas condies a viscosidade da

    gua apresenta valor de 0,8903 mPa.s .

    Utilizando a equao = k e isolando-se a constante k, podemos determinar k para este

    viscosmetro.

    Clculo das viscosidades das solues de sacarose.

    Soluo de Sacarose 10 %

    = k = (7, 8138.10-3mPa).(140,74s) = 1,0997 mPa.s.

    Soluo de Sacarose 20 %.

    = k = (7, 8138.10-3mPa).(176,95s) = 1,3827 mPa.s.

    Com a obteno dos valores das viscosidades as suas respectivas concentraes foi

    possvel esboar o grfico, e avaliar como se comporta a curva de viscosidade na temperatura de

    25 oC. O Grfico 1 representa esta variao.

    Grfico 1. Viscosidade experimental de solues de sacarose a 25 oC.

    0,8

    0,9

    1

    1,1

    1,2

    1,3

    1,4

    1,5

    0 5 10 15 20 25

    Vis

    cosi

    dad

    e (m

    Pa.

    s)

    Concentrao em % (m/v)

    Viscosidade experimental de soluoes aquosas de sacarose

    em funo da concentrao (25 oC)

  • Avenida Darcy Vargas, 1200 - Parque Dez CEP - 69.050.020 Telefone: 3236-5573 Manaus-Am