Laboratório de Engenharia Química I
Por: Victória Borri • 31/3/2019 • Trabalho acadêmico • 2.620 Palavras (11 Páginas) • 247 Visualizações
[pic 1][pic 2][pic 3]
Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Centro de Ciências e Tecnologia – CCT
Unidade Acadêmica de Engenharia Química – UAEQ
Laboratório de Engenharia Química I
Relatório 1
Determinação da viscosidade pela lei de Stokes
Aluna: Victória Freitas Ribeiro Borri (117110868)
Turma: 02
Professor: Eudésio Oliveira Vilar
Nota:
Setembro de 2018
Campina Grande - PB
SUMÁRIO
1. Objetivo geral...................................................................................3
2. Introdução teórica............................................................................3
2.1. Viscosidade dinâmica.........................................................3
2.2. Viscosidade cinemática .....................................................5
3. Materiais e métodos.........................................................................5
3.1. Materiais utilizados.............................................................5
3.2. Reagente utilizados............................................................5
3.3. Metodologia .......................................................................6
3.3.1. Viscosidade dinâmica...........................................6
3.3.2. Viscosidade cinemática.........................................6
3.4, Dados obtidos.....................................................................7
4. Resultados e discussões..................................................................8
4.1. Viscosidade dinâmica .........................................................8
4.2. Viscosidade cinemática ......................................................9
5. Conclusão.........................................................................................9
6. Referências bibliográficas.................................................................9
Anexo 1................................................................................................10
Anexo 2................................................................................................11
Anexo 3................................................................................................12
- OBJETIVO GERAL
Determinar, através da aplicação da Lei de Stokes, a viscosidade dinâmica do óleo de cozinha e do detergente convencional e a viscosidade cinemática de um fluido laminar em regime de escoamento.
- INTRODUÇÃO TEÓRICA
Fluidos são substâncias capazes de tomar a forma dos recipientes que os contêm. Quando em equilíbrio (hidrostático), os fluidos não causam forças tangenciais (ou de cisalhamento). Eles podem ser líquidos ou gasosos e são, todos, compressíveis em maior ou menor grau.
Já a viscosidade pode ser interpretada como a resistência ao movimento de um fluido, que dificulta seu escoamento. Para líquidos em geral, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura e, nos gases, a viscosidade cresce com a temperatura. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade do coeficiente de viscosidade é o N·s/m2 , frequentemente descrito como Pa·s (pascal vezes segundo). Na prática, usa-se muito o poise (1 P = 1 g/cm·s).
- Viscosidade dinâmica
A lei de Stokes é aplicada corpos esféricos para o cálculo da força de atrito que se gera quando um líquido flui em torno de uma esfera. De acordo com esta lei, a força de atrito aumento de forma diretamente proporcional ao raio da esfera, à velocidade do líquido e à viscosidade dinâmica deste.
(1)[pic 4]
Onde: é a viscosidade dinâmica, é o raio da esfera e é a velocidade do terminal.[pic 5][pic 6][pic 7]
A Figura 1 ilustra o diagrama de corpo livre da esfera em queda dentro do fluido.
[pic 8]
Figura 1 – Esquema de forças sobre a esfera
Além da força de atrito, agem sobre o corpo a força gravitacional e a força do empuxo. Sabendo que a força gravitacional é dada por:
(2)[pic 9]
Onde m é a massa da esfera e g a gravidade.
E sabendo que a massa especifica da esfera é:
(3)[pic 10]
Combinando as equações 2 e 3, temos:
(4)[pic 11]
Conhecido o volume da esfera e substituindo na equação 4, teremos:
(5)[pic 12]
Já a força do empuxo é dada por:
(6)[pic 13]
Onde é a massa especifica do líquido, é o volume de líquido deslocado e é a gravidade no local.[pic 14][pic 15][pic 16]
Substituindo , temos:[pic 17]
(7)[pic 18]
A relação entre a força gravitacional, a força de atrito e a força de empuxo é dado por:
(8)[pic 19]
Substituindo as equações 1, 5 e 7 na equação 8, teremos:
(9)[pic 20]
Reorganizando a equação 9:
(10)[pic 21]
(11)[pic 22]
Finalmente, temos a equação para a viscosidade dinâmica:
(12)[pic 23]
Para minimizar os erros, fazemos uma correção da velocidade terminal com o efeito de borda. A equação é dada por:
(13)[pic 24]
Onde r é o raio da esfera e R é o raio do recipiente utilizado.
- Viscosidade cinemática
Consideremos um fluido em repouso entre duas placas planas, de acordo com a figura 2, onde a placa superior seja móvel e a inferior seja fixa. Em um determinado momento aplicou-se uma força na plana móvel, desta forma houve uma deformação do fluido causada pela tensão de cisalhamento.
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