LÍQUIDOS: DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE I
1. Introdução
No estado líquido as moléculas estão mais próximas uma das outras e entre
elas existem forças atrativas. Para um líquido fluir suas moléculas devem ser
capazes de deslizar uma sobre as outras. Todo líquido oferece uma resistência
a fluir, esta resistência ou fricção interna se mede pela viscosidade do líquido.
Assim a viscosidade de um líquido determina a sua velocidade de fluxo.
Em geral, líquidos mais viscosos fluem mais lentamente e devem
apresentar forças de atração mais intensas entre as moléculas.
O coeficiente de viscosidade de líquido, ou, simplesmente, viscosidade de
um líquido é definido como força necessária para deslocar um plano de área
unitária com velocidade unitária, em relação a outro plano paralelo situado à
distância unitária, sendo o espaço entre eles ocupado pelo líquido em estudo.
Consideremos um líquido no interior de um tubo circular, as moléculas se
dispõem em camadas concêntricas cilíndricas.
A viscosidade é a resistência que sofre uma camada de líquido para moverse em relação à outra camada vizinha. Ao fluir, ao longo de um tubo, as
camadas movem-se com velocidades diferentes que aumentam da periferia
para o centro, a velocidade aumenta à medida que ficam próximas do eixo do
cilindro. Esta forma de escoamento é conhecida como escoamento laminar.
Diversos fatores afetam a viscosidade de um fluido:
a) líquido puro: natureza química (moléculas polares e apolares), tamanho
e forma das moléculas,
b) solução: adição de soluto sobre a viscosidade de um líquido.
c) temperatura.
Há vários métodos de determinação do coeficiente de viscosidade de
líquidos. A maioria consiste na determinação das velocidades de escoamento
do líquido através de um tubo capilar ou da queda de um corpo esférico através
do líquido, utilizando as leis de Poiseuille e de Stokes, respectivamente. Esses
métodos são empregados apenas para líquidos de escoamento laminar.
Será utilizado, nesta prática, o Viscosímetro de Ostwald (Figura 1), no qual
observa-se o tempo gasto para o líquido fluir de um reservatório superior de
volume definido passando por tubo capilar para um reservatório inferior, sob a
influência da gravidade.
A medida direta da viscosidade absoluta é muitas vezes difícil de ser
feita. O procedimento usual é a determinação de sua viscosidade em relação à
viscosidade de uma substância de referência, numa dada temperatura. Água é
o líquido mais utilizado como referência.
Pela equação de Poiseuille temos:

 r4g h
8V l
t
(01)
Sendo:  = coeficiente de viscosidade (letra grega eta)
t = tempo gasto para o líquido fluir
 = densidade do líquido
r e l = raio e comprimento do capilar
V = volume do reservatório superior
h = diferença de altura das superficies do líquido nos reservatórios
g = aceleração da gravidade
Para obter a viscosidade relativa de um líquido basta medir os tempos
de escoamento do líquido e da água no mesmo viscosímetro, mantendo o
volume e a temperatura. Os termos r, g, h, V e l da equação (01) são os
mesmos para ambos os líquidos, então a razão entre as viscosidades do
líquido (1) e da água (2), é dada pela equação:
1
 t
 11
2  2 t 2
(02)
As unidades de viscosidade estão descritas na Tabela 1.
TABELA 1: Unidade de viscosidade dada segundo os sistemas mais comuns.
Sistema CGS
nome
Símbolo
Poise
P
centipoise cp
Viscosidade Absoluta ()
Sistema SI
Descrição
Nome
-1 -1
g.cm .s
pascal.segundo
10-2gcm-1s-1
milipascal.segundo
1cp = 1mPa.s
símbolo
Pa.s
mPa.s
Este trabalho prático tem como objetivos determinar o coeficiente de
viscosidade de vários líquidos pelo método de viscosímetro de Ostwald;
comparar e discutir os fatores que afetam a viscosidade dos líquidos.
2. Materiais e reagentes







Viscosímentro de Ostwald
Cronômetro
Termômetro
Tubo de borracha
Seringa ou pera
Pipeta de 10 ml
Balões de 50 mL






água destilada
acetona
hexano
ciclohexano
etanol
n-propanol
3. Procedimento Experimental
 Colocar no viscosímetro, limpo e seco, com uma pipeta e através do tubo de
maior diâmetro uma quantidade de 10 mL de água, tal que, quando vier a
ocupar o volume delimitado pelas marcas (m) e (n) do bulbo B, tenha a sua
superfície no terço inferior do bulbo C. Este bulbo como pode ser observado,
tem volume maior que o delimitado pelas marcas (m) e (n).
 Adaptar ao braço de menor diâmetro do viscosímetro um pequeno tubo de
borracha conectado a uma seringa e aspirar, lentamente, com auxílio desta,
o líquido até a metade do bulbo C.
 Desconectar a seringa do tubo de modo a permitir o escoamento livre do
líquido.
 Marcar o tempo gasto para o menisco superior passar sucessivamente pelas
duas marcas de calibração (m) e (n). Fazer 3 determinações deste tempo.
 Repetir, no mesmo viscosímetro depois de limpo e seco o procedimento
usando o solvente orgânico, tendo o cuidado de empregar volume igual ao
da água.
4. Apresentação dos resultados e discussão
Os valores dos tempos de escoamento devem ser anotados na Tabela 1.
TABELA 1: Valores dos tempos de escoamentos da água e dos compostos orgânicos
utilizados, suas densidades.
Tempo de escoamento / segundo
 / g.mL-1
Grupo
1
2
3
4
5
Líquidos
Acetona
Água
Etanol
Água
n-propanol
Água
Hexano
Água
Ciclo-hexano
Água
1a medida
2a medida
3a medida
NOTA: temperatura =
1- Calcular a viscosidade dos líquidos estudados utilizando a equação 02.
2- Comparar os resultados obtidos com os fornecidos na literatura e calcular o
erro relativo (%).
3- Os líquidos utilizados no experimento são puros. Analisar os resultados
obtidos levando em conta a natureza química das moléculas, o tamanho e a
forma.
TABELA 2: Valores de viscosidade dos líquidos, massa molar e densidade
Líquidos
Fórmula estrutural
Viscosidade/ mPa s
Experimental Tabelada Erro %
(............ oC)
(25 oC)
Acetona
n- hexano
Ciclo- hexano
Água
Metanol
Etanol
1 – propanol
OBSERVAÇÃO: Nas tabelas 5 e 6 (Anexo) encontramos valores de alguns
parâmetros que foram compilados da literatura e que serão úteis nos cálculos.
4- Colocar nos eixos de coordenadas cartesianas os valores dados na Tabela
3, em Y, os valores de viscosidade e, em X, a massa molecular dos álcoois
da série homóloga (RCH2OH). Interpretar o resultado discutindo as
interações intermoleculares. Colocar, também, o ponto correspondente à
água e discuti-lo.
ANEXO
o
o
Tabela 5: Valores de viscosidade a 25 C , densidade a 20 C e
massa molar de alguns compostos.
-1
Líquidos
MM/g mol
 / mPa s
 / g.ml-1
Acetona
n- hexano
Ciclo –
hexano
Metanol
Etanol
1 – propanol
1 – butanol
1 – pentanol
1 – hexanol
1 – heptanol
Água
0,327
0,326
0,660
56,08
86,17
84,16
0,7899
0,6603
0,7785
0,597
1,200
2,256
2,948
3,619
4,578
5,810
1,005
32,04
46,07
60,11
74,12
88,15
102,18
116,21
18,02
0,7914
0,7893
0,8035
0,8098
0,8144
0,8136
0,8219
0,9982
Tabela 6: Valores de viscosidade, densidade a várias temperaturas da água.
t / oC
18,0
19,0
20,0
21,0
22,0
23,0
n/mPa
s
1,053
1,027
1,005
0,9779
0,9548
0,9325
o
 / g.ml-1 t / C
n/mPa s
0,9986
0,9984
0,9982
0,9980
0,9978
0,9975
0,9111
0,8904
0,8705
0,8513
0,8327
0,8148
24,0
25,0
26,0
27,0
28,0
29,0
 / g.ml1
0,9973
0.9970
0,9967
0,9965
0,9962
0,9960