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Este documento explica o conceito de viscosidade em líquidos, sua importância na reologia e como medir viscosidade experimentalmente usando o método de stokes. O texto aborda a influência da temperatura na viscosidade dinâmica, diferentes instrumentos utilizados na medição de viscosidade e o uso de viscosímetros primários e secundários.
Tipologia: Esquemas
Compartilhado em 07/11/2022
4.6
(158)172 documentos
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A viscosidade dinâmica (ou absoluta) ou simplesmente viscosidade é o coeficiente de atrito interno entre várias camadas de um fluido em movimento relativo. A reologia é o ramo da mecânica dos fluidos que estuda as propriedades físicas que influenciam o transporte de quantidade de movimento num fluido. É o ramo da física que estuda a viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento da matéria. O aparecimento das tensões num fluido pode ser explicado através da sua viscosidade. A viscosidade é a propriedade reológica mais conhecida, e a única que caracteriza os fluidos newtonianos. Objetivos
Unidades para as grandezas relacionadas Grandeza SI CGS Britânico N.s/m 2 = Pa.s g/cm.s = poise lb/ft.s m 2 /s cm 2 /s = stokes ft 2 /s
2
2
Influência da temperatura na viscosidade dinâmica: Viscosidade dinâmica (N.s/m^2 ) versus temperatura (ºC)
= viscosidade; = velocidade angular aplicada = ângulo do cone R = raio B = distância; T = torque medido, que resulta da tensão oriunda da deformação do fluido.
Mede-se o torque necessário para manter uma determinada velocidade de rotação. A análise da taxa de deformação neste tipo de geometria é bastante complexa sendo, portanto difícil utilizar esse equipamento para análise de fluidos não-newtonianos. "spindles" cada um apropriado para medir a viscosidade de fluidos em uma faixa específica:
Q = vazão volumétrica L = distância entre as tomadas de pressão P = diferença de pressão D = diâmetro do tubo capilar Viscosímetro de tubo capilar Não se usam para medir características de fluidos não-newtonianos porque a força motriz (a pressão hidrostática) varia durante a
A viscosidade é obtida por meio da medida do gradiente de pressão de um escoamento laminar em um tubo.
Viscosímetro de Cannon-Fenske
Viscosímetro de tubo capilar tipo Cannon-Fenske
O Copo Ford é um viscosímetro de fácil manuseio, no qual a viscosidade está relacionada com o tempo de esvaziamento de um copo de volume conhecido que tem um orifício calibrado na sua base. O Copo Ford possui um conjunto de orifícios-padrão (giglê) feitos de bronze polido que dependem da faixa de viscosidade e tempo de escoamento; Equação: Depende do tempo de esvaziamento e do orifício utilizado (giglê); A viscosidade do fluido a ser analisado deverá estar na temperatura de 25 , 0 ºC ± 0 , 2 ºC. Viscosímetro Copo Ford
g = aceleração da gravidade D = diâmetro da esfera s = densidade da esfera f = densidade do fluido V = velocidade terminal de queda livre, isto é, a razão entre a distância L e o intervalo de tempo t.
Quando um corpo se movimenta no interior de um fluido existem também forças de atrito entre eles que tendem a reduzir a velocidade do corpo. Esta resistência depende da velocidade relativa entre o corpo e o fluido de forma que para velocidades relativas baixas (condição associada ao regime de resistência de viscosidade ou regime de Stokes) a resistência do fluido ou força de arrasto (F D ) é proporcional à viscosidade do fluido () e à velocidade relativa (v): Stokes mostrou analiticamente que escoamentos com número de Reynolds muito baixos, a força de arrasto sobre uma esfera de raio r, movendo-se com uma velocidade v através de um fluido de viscosidade , é dada por: ( 1 ) F .v D F 6.. .v.r D
Balanço de forças na esfera em movimento uniforme (ā = 0 ): FD Fg FE D d
esfera ES L esfera esfera fluido ES D g E
D E g
z
2 d ; r