Teoria da viscosidade

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Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia
UESB

Trabalho de Laboratório Nº 15
Determinação da viscosidade pelo método de Stokes

Vitória da Conquista- Bahia

OBJETIVO DO TRABALHO
 
        Determinação da viscosidade dinâmica de um líquido através da velocidade de queda livre neste de uma esfera e estabelecimento da dependência da viscosidade do líquido da temperatura.
FundamentosTeóricos
Uma propriedade comum nos meios gasosos ou líquidos é a viscosidade ou atrito interno, que é a capacidade de oferecer resistência ao seu escoamento, ou seja; deslocamento de diferentes camadas em relação uma à outra. Como conseqüência do deslocamento dessas camadas, surge uma força dirigida em sentido oposto ao da velocidade do movimento.
        O surgimento da viscosidade nos gases écondicionado pela transmissão do momento linear do movimento orientado das moléculas do gás de camada a camada durante o seu movimento térmico, sendo observado o ponto de vista cinético das moléculas.
        Quando se fala de um líquido, tem-se a imagem um algo viscoso, que escoa, mas microscopicamente o líquido é um conjunto de moléculas que oscilam em torno de um eixo em comum e também quemudam esta posição de tempo em tempo. Então, o atrito interno de um líquido, ou viscosidade,é como a troca de momento linear entre as moléculas que estão em “orbita”. As moléculas, já que tem a possibilidade de se moverem, tendem a mover-se, e assim, à fluidez do líquido , que é uma grandeza inversa do coeficiente de viscosidade estão relacionados na expressão:.                                             ( 1 )
        O coeficiente de viscosidade diminui com o aumento da temperatura, pois, já que há um aumento de temperatura, a energia aumenta, aumentando assim a energia de oscilação das moléculas, assim, há um aumento na velocidade, o que condiciona a diminuição no período das oscilações. Ao término deste tempo, as moléculas deslocam-se para uma nova posição de equilíbrio. A expressão que envolve a viscosidade numlíquido e a temperatura  tem a seguinte forma:
 
,                                         ( 2 )
 
onde  é um coeficiente que depende do tipo do líquido,  é a constante de Boltzmann,  é a temperatura absoluta,  é a energia de ativação, que é a energia necessária para que a molécula rompa as ligações com as moléculas vizinhas, e assuma um nuvo local. Da fórmula ( 2 ), vê-se que, com o aumento datemperatura do líquido, o coeficiente de viscosidade diminui-se pela lei exponencial.

 
       Tomando como exemplo a figura (1), que representa um líquido homogêneo, contido entre AA e BB, que são duas superfícies sólidas, na qual a superfície inferior é fixa e a superior tem um movimento paralelo à superfície inferior e move-se com velocidade  na direção do eixo dos X . Dividindo o líquido emcamadas que sejam paralelas a AA e BB, a camada do líquido que estiver em contato com a superfície superior irá mover-se junto e com mesma velocidade da superfície. Há um atrito interno no líquido, e por isso, cada camada superior (começando com a que move-se juntamente com AA) irá “arrastar” a camada inferior, pela ação do atrito, para a velocidade e pocição em que se encontrar.
       As forçasnão são totalmente conservadas, e por isso vão diminuindo a velocidade e a capacidade de “arrastar” a camada imediatamente abaixo, com a aproximação de BB . com isso, para o deslocamento relativo de duas camadas de um líquido com velocidade constante, é necessária a atuação de certa força que, a cada momento dado, é equilibrada pela força de atrito interno .
       A força é diretamente proporcionala área de contato S das camadas do líquido e depende da rapidez na variação da velocidade de escoamento do líquido na passagem de uma camada a outra na direção da velocidade.
       A força de atrito interno é encontrada pela relação:
  .                                      ( 3 )
onde S é a área de contato das camadas; - diferença das velocidades de...
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