Transcript
1.
Devido à propriedade de não ter forma própria,
Identificação
os líquidos e gases são chamados de fluidos, devido a sua
Universidade Católica de Petrópolis
capacidade de escoamento. Centro de Ciências da Saúde
O movimento de um fluido é devido ao fato de deformar-se continuamente quando aplicado uma força
Química Orgânica e Experimental
com componente na direção tangencial da fronteira do
Professor: Mauro Dolinsky
sólido e no sentido a qual o fluido escoa. A razão entre a Turma: B
força tangencial e a área que é aplicada chama-se tensão
Alunos/RGU: Ana Paula Becker – 11211112
de cisalhamento
.
Entretanto, quando um fluído escoa sobre uma
Carla Cerquera – 12100044
placa sólida, observa-se que a camada de fluído que está Josemar Vinicius – 11211116
em maior contato com a superfície da placa tem o
Pâmela Santos – 11210730
módulo da velocidade
Patrícia Streit – 11210999
menor for a distância
⃗
tão próxima de zero quanto
da camada. Assim quanto maior
for a distância de uma fina camada de fluido da placa, maior será a velocidade. Nome da prática: Determinação viscosidade de óleos e solventes
da
Data da entrega: 09/04/2012
Portanto diferentes camadas sucessivas de fluído têm velocidades diferentes, consequentemente, a camada adjacente de menor velocidade tende a retardar a de maior variação. Então existe uma força ⃗ de resistência no
2.
Resumo
sentido contrário ao movimento do fluido que é
Esta prática tem como objetivo determinar
diretamente proporcional a velocidade relativa ⃗ e a área
experimentalmente o diâmetro do orifício de um Copo
que a força é aplicada e inversamente proporcional à
Ford pelo tempo de escoamento de uma amostra de
distância
da placa sólida. Assim a variação da força de
glicerina considerando a sua viscosidade cinemática que
resistência é dada por:
quando comparada ao resultado das equações dos
⃗
⃗
potenciais orifícios, é possível inferir sobre o diâmetro do utilizado experimentalmente.
Para variações infinitesimais e usando uma constante de proporcionalidade : ⃗
3.
⃗
⃗
Introdução Dependendo do estado de agregação da
Onde
é chamada de viscosidade absoluta ou
matéria, esta confere propriedades distintas. Tanto o
dinâmica que é característica para cada fluído. Os fluidos
estado líquido quanto o estado gasoso não mantem forma
que se comportam conforme a equação acima descrita é
própria definida, desta forma, substâncias líquidas e
chamada de fluidos newtonianos. Assim, quanto maior
gasosas assumem naturalmente a forma do recipiente que
for a viscosidade de um fluído, maior será a força de
as contém, diferindo notavelmente em sua capacidade de
resistência de escoamento, e por consequência, maior a
compressão.
dificuldade de escoamento.
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A viscosidade é, para fluidos, uma grandeza análoga ao atrito, ou seja, a viscosidade é uma espécie de
01 Tripé 01 Copo Ford
atrito entre as partículas do fluido que se movem com 02 Becker
velocidades distintas. Nos líquidos, ao aumentar a temperatura, o agitamento térmico das moléculas aumenta, diminuindo o
01 Termômetro de precisão de 01 Cronômetro
atrito entre elas, logo, a viscosidade. O conhecimento da viscosidade de um fluído é importante para determinação do tempo, da energia e da força gastos para o escoamento através de tubos, como
4.2 Reagentes e Soluções Glicerina 4.3 Método
por exemplo, o sangue nas artérias e veias do corpo. Para obter-se a viscosidade de uma substância
Num tripé, apoiou-se um copo Ford de aluminío
fluida são utilizados viscosímetros, que para a presente
com um orifício não especificado, em seguida, colocou-
análise utilizou-se um Copo Ford, que consiste em uma
se um becker abaixo do copo ford, de maneira que
espécie de funil com pequeno orifício, de vários
pudesse reter o líquido que estava em vazão.
diâmetros, por onde o fluido escoa.
O orifício fora vedado com o dedo e a glicerina
O princípio do Copo Ford consiste em utilizar a força da gravidade como força que criará a tensão de cisalhamento, e que a taxa de fluxo – tempo de escoamento – é proporcional à viscosidade cinemática que está relacionada com a massa específica
pela
foi despejada no interior do Copo Ford, até que o mesmo estivesse completamente cheio. Simutaneamente acionou-se o cronômetro e retirou-se o dedo do orifício. Na primeira interrupção do efluxo, parou-se o cronômetro e anotou-se o tempo.
equação:
Repetiu-se o procedimento. O diâmetro do orifício a ser utilizado no Copo Ford deve estar de acordo com o intervalo de tempo de escoamento que ele é capaz de conferir a viscosidade cinemática da amostra por uma equação linear própria. Desta forma se em uma análise, utilizar-se um orifício cujo tempo de escoamento for menor/maior que o
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Resultados e Discussão
Transferiu-se a glicerina de uma garrafa para um Becker. Depois, mediu-se temperatura da glicerina, antes da realização do experimento. Tabela 1: Temperatura da mostra de glicerina
intervalo de fluxo próprio, deve-se selecionar um orifício Temperatura
menor/maior que o anterior. É importante que a temperatura do Copo Ford e
Experimento 1
[
]
Experimento 2
[
]
da amostra estejam dentro da temperatura especificada pelo viscosímetro. O tempo teve ser parado de cronometrar quando ocorrer a primeira interrupção do fluxo do escoamento
Colocou-se a amostra de glicerina no Copo Ford e aguardou um pequeno intervalo de tempo e novamente
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Materiais e Métodos
aferiu-se a temperatura, que de acordo com o princípio de equilíbrio termodinâmico, a temperatura obtida é a
4.1 Materiais e Equipamentos
mesma para o Copo Ford e para a Glicerina, devido ao
2
pequeno tempo considerado a temperatura do ambiente não foi muito interferente.
A situação se reverteria à medida que se usasse um orifício o qual o fluxo de escoamento ficasse dentro
Tabela 2: Temperatura do sistema Copo Ford e Glicerina
da especificação do mesmo. A princípio utilizaria um orifício maior que o utilizado nesta análise, e obtido um
Temperatura Experimento 1
[
]
Experimento 2
[
]
tempo plausível, poderia comparar o valor obtido com as equações dos orifícios com a viscosidade absoluta a real da glicerina que é de
, ou seja,
. A massa específica de glicerina é de , forma a viscosidade cinemática da glicerina a
No momento de acionamento do cronômetro,
é de:
retirou-se o dedo do orifício e como um fio, a glicerina escorreu lentamente para o Becker, interrompido o fluxo o cronômetro foi parado. Desta forma, a equação do orifício que mais
Tabela 3: Tempo de escoamento
aproximasse de Tempo
, seria o orifício utilizado no
experimento e logo se saberia o diâmetro do mesmo.
Experimento 1
[
]
Experimento 2
[
]
7
Bibliografia
David R. Lide, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, 89th Edition (Internet Version 2009), CRC
[
Média
]
Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL. Várias páginas.
Ao término do escoamento a temperatura da glicerina era a mesma de quando estava dentro do Copo Ford para os dois experimentos. Antes de prosseguir a repetição do experimento, lavou-se o copo Ford e o Becker, secou-se e repetiu-se todo procedimento aqui descrito.
Carvalho, Luiz Fernando Fiatte. Curso de formação de operadores de refinaria: física aplicada, mecânica dos fluidos. Curitiba, PETROBRAS - UnicenP, 2002. Pag. 7, 24, 25. Neto, Antônio Cardoso. Elementos de mecânica dos
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Conclusões (Questões resolvidas)
A média do tempo de escoamento no Copo Ford utilizado foi de aproximadamente
, mas de acordo
com a especificação dos orifícios do Copo Ford, o tempo máximo de fluxo é de
fluídos.
Pag.
20
e
21.
Disponível
em
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABMngAB/elem entos-mecanica-dos-fluidos. Acesso em 06 de abril de 2012.
para cada orifício utilizado.
Brasil, Nilo Índio do. Introdução à engenharia química.
Como que se encontrou um tempo extraordinariamente
2ª edição. Rio de Janeiro, Interciência: PETROBRAS,
acima
2006. Pag. 44, 57 – 59.
do
limite
máximo,
torna-se
praticamente
impossível encontrar o valor da viscosidade da glicerina com uma boa precisão utilizando as equações linear dos orifícios.
3
