Determinação de Densidade e Viscosidade
Por: Camila Guimarães • 11/5/2016 • Trabalho acadêmico • 3.050 Palavras (13 Páginas) • 558 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CENTRO DE TECNOLOGIA – CTEC
ENGENHARIA QUÍMICA
LUAN DA SILVA BARBOSA
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE E DA VISCOSIDADE
MACEIÓ
2014
LUAN DA SILVA BARBOSA
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE E DA VISCOSIDADE
[pic 1][pic 2]
MACEIÓ
2014
RESUMO
No presente relatório será explicado um pouco sobre conceitos de densidade e viscosidade, com foco em fluidos denominados newtonianos. A partir de experimentos em laboratório serão mostradas técnicas de medidas das variáveis necessárias para determinação da densidade e da viscosidade dos fluidos. Em seguida apresentam-se alguns cálculos para a determinação destas grandezas a partir das medidas. Por fim, além de análise estatística, são apresentadas conclusões acerca da metodologia utilizada.
SUMÁRIO
1. Objetivos 04
2. Fundamentação Teórica 08
3. Materiais e Métodos 09
3.1 Materiais 09
3.2 Métodos 09
3.2.1 Determinação da densidade.............................................................................................09
3.2.2 Determinação da viscosidade...........................................................................................15
4. Resultados e Discussões 12
4.1 Determinação da densidade.............................................................................................09
4.2 Determinação da viscosidade...........................................................................................15
5. Conclusão 18
6. Referências 19
1. OBJETIVOS
Aprender a determinar a densidade de uma solução através do método do picnômetro.
Apresentar a técnica de determinação da viscosidade de um líquido de densidade conhecida por meio de um balanço de forças num capilar por onde passa o líquido.
Aplicar conceitos da teoria dos erros no tratamento estatísticos das variáveis medidas, e comparar as estimativas de erros estatísticos com erros inerentes dos materiais usados.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Massa específica e densidade
A massa específica de uma substância, designada por ρ, é definida como a massa de substância contida numa unidade de volume (no sistema internacional a unidade usada é kg/m³). Esta propriedade é normalmente utilizada para caracterizar a massa de um sistema fluido.[1]
No estudo da mecânica dos fluidos convém supor que tanto gases como líquidos estão continuamente distribuídos por toda uma região de interesse, isto é, trata-se o fluido como meio contínuo.[2] A propriedade principal utilizada para determinar se a suposição de meio contínuo é apropriada é a massa específica, definida pela seguinte equação:[pic 3]
[pic 4]
onde é a massa diferencial contida no volume diferencial .[pic 5][pic 6]
Para fins práticos, em especial com problemas de engenharia, vale a seguinte equação:[pic 7]
[pic 8]
onde os elementos e na equação são valores finitos de massa e volume de uma dada substância.[pic 9][pic 10]
Os diversos fluidos podem apresentar massa específicas muito distintas. Normalmente, a massa específica dos líquidos é pouco sensível a variações de pressão e de temperatura. [1]
A densidade de um fluido, d, é definida como a razão entre a massa específica do fluido e a massa específica da água numa certa temperatura. Comumente, a temperatura referida é 4°C, em que a massa específica da água vale 1000 kg/m³. A equação é a seguinte:[pic 11]
[pic 12]
Já que a densidade é um valor adimensional, não depende do sistema de unidades utilizado.
Viscosidade e tensão de cisalhamento
A viscosidade pode ser considerada como a aderência interna de um fluido[2]. É uma das propriedades que influencia na potência necessária para mover uma superfície aerodinâmica através da atmosfera. Corresponde às perdas de energia associadas com o transporte de fluidos em dutos, canais e tubulações. A viscosidade tem um papel essencial na geração de turbulência, é uma propriedade muito importante no estudo dos fluxos.
Considerando uma força aplicada sobre uma determinada superfície (figura 1), ela terá duas componentes: uma perpendicular a superfície e outra tangencial.[pic 13]
Figura 1: Força aplicada sobre uma superfície
[pic 14]
Autor: BRUNETTI, Franco. 2008
A razão da força perpendicular à superfície pela área da superfície já se conhece como sendo a pressão. A razão da força tangencial à superfície pela área da superfície chama-se de tensão de cisalhamento e é dada pela seguinte equação:
[pic 15]
[pic 16]
onde é a força tangente à superfície e é a área da superfície.[pic 17][pic 18]
A velocidade de deformação de um fluido está intimamente ligada com a sua viscosidade. Com uma força aplicada, um fluido altamente viscoso se deforma mais lentamente que um fluido de baixa viscosidade.[2]
Considerando o denominado experimento das duas placas ilustrado na figura 2, com a placa inferior parada, a placa superior é inicialmente acelerada pela força , a partir de determinado instante a placa superior adquire uma velocidade v0 constante. [pic 19]
Com isso, pode-se concluir que a força externa aplicada na placa é equilibrada por forças internas ao fluido. Isso se deve a tensões de cisalhamento pelo interior do fluido que se opõem ao seu movimento como ilustrado na figura 2(b). Com essas tensões de resistência ocorrendo, forma-se um gradiente de velocidades perpendicularmente à direção que liga as duas placas. Newton verificou que, em muitos fluidos, a resultante da tensão de cisalhamento é diretamente proporcional a este gradiente de velocidades, que é a variação de velocidade com relação ao eixo vertical y [3]. E isto vem a ser o enunciado da lei de Newton da viscosidade representado pela seguinte equação:[pic 21][pic 20]
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