Medindo a viscosidade de um líquido: 10 passos (com imagens)

Contente

Degraus
- Parte 1 de 2: Entendendo a viscosidade
- Parte 2 de 2: Medindo a viscosidade
Pontas
Avisos
Necessidades

A viscosidade pode ser definida como o grau de resistência de um líquido ao escoamento. Pegue água e melaço. A água flui relativamente livremente, enquanto o melaço é menos líquido. Como o melaço flui com menos facilidade, tem uma viscosidade mais alta que a água. Embora existam vários métodos para escolher ao medir a viscosidade, talvez o menos complicado seja jogar uma bola em um recipiente transparente de líquido cuja viscosidade você deseja determinar. Mas isso só funciona se a bola for pequena o suficiente para que o fluxo ao redor da bola seja realmente viscoso e nenhuma turbulência seja criada. A bola também deve ser muito menor do que o recipiente para que a bola possa cair no líquido a pelo menos 5 `seções transversais da bola` da parede lateral.

Degraus

Parte 1 de 2: Entendendo a viscosidade

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 1

1. A definição de viscosidade. A viscosidade mede a resistência de um líquido ao fluxo. Um líquido com alta viscosidade, como o mel, flui muito lentamente. Um fluido com baixa viscosidade, como água, flui rapidamente. A unidade de viscosidade é um segundo pascal (Pa s).

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 2

2. Defina a equação para viscosidade. Este experimento usa as dimensões de uma esfera e sua passagem por um líquido para calcular sua viscosidade. A equação da viscosidade é: [2(pág_s-p_eu)ga]/9v. Aqui está p_s a densidade da esfera, p_eu a densidade do liquido, g a aceleração gravitacional, uma o raio da esfera e v a velocidade da esfera.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 3

3. Entenda as variáveis na equação de viscosidade. A densidade é a massa por unidade de volume de um objeto e é denotada por um p. Nesta equação você mede a densidade tanto da esfera, p_s, como o líquido, p_eu o que ele está passando. O raio da esfera, uma pode ser encontrado medindo a circunferência da esfera e dividindo isso por 2π. A aceleração da gravidade g, é uma constante dependendo da atmosfera do planeta em que você está. Neste caso você está na Terra, e assim é g igual a 9,8 m/s. A velocidade v da esfera, é calculado durante o experimento e é o tempo (em metros por segundo (m/s)) que o objeto leva para percorrer uma certa distância.

Parte 2 de 2: Medindo a viscosidade

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 4

1. Reúna os materiais necessários para o experimento. Para calcular a viscosidade de um líquido você precisa de uma esfera, um cilindro graduado, uma régua, um cronômetro, o líquido em questão, uma balança e uma calculadora. Este experimento tem muitas etapas, mas quando seguido corretamente, você pode calcular a viscosidade de qualquer líquido com ele.

A esfera pode ser uma pequena bola de mármore ou aço. Certifique-se de que o diâmetro não exceda a metade do diâmetro do cilindro graduado para que possa ser facilmente liberado no cilindro.
Um cilindro graduado é um recipiente de plástico com marcações em um lado para medir um volume.
Você pode usar um relógio em vez de um cronômetro, mas suas medições serão mais precisas com um cronômetro.
O líquido deve estar claro o suficiente para ver a bola de gude enquanto ela desce pelo líquido. Teste vários fluidos em diferentes taxas de fluxo para ver como sua viscosidade difere.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 5

2. Calcule a densidade da esfera escolhida. O densidade da atmosfera e do líquido são necessários para calcular a viscosidade. A fórmula da densidade é

d = m / v

$d=m/f$ , através do qual d a densidade é, m a massa do objeto e v o volume do objeto.

Meça a massa colocando a esfera em uma balança. Anote a massa em gramas (g).

Determinar volume da esfera com a fórmula V=(4/3) x π x r, onde V é o volume, π é a constante 3,14 e r o raio da esfera. Você pode calcule o raio medindo a circunferência da esfera e dividindo-a por 2π.

Você também pode encontrar o volume medindo o deslocamento da água em um cilindro graduado. Observe a posição inicial da água, coloque o bulbo na água e, em seguida, observe o novo nível de água. Subtraia o primeiro nível de água do segundo nível de água. O resultado é o volume da sua lâmpada em mililitros (ml).

Calcule a densidade da esfera com a fórmula

d = m / v

$d=m/f$ . A unidade de densidade é g/ml.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 6

3. Determine a densidade do líquido que você deseja medir. Usando a mesma fórmula de densidade, você calculará a densidade do líquido em questão.

Meça a massa do líquido pesando primeiro o cilindro graduado vazio. Despeje o líquido no cilindro calibrado e pese novamente. Subtraia a massa do cilindro vazio do cilindro que contém o líquido, para a massa do líquido em gramas (g).

Determine o volume do líquido usando o cilindro graduado calibrado e as marcações na lateral do cilindro graduado. Registre o volume em mililitros (ml).

Use a fórmula

d = m / v

$d=m/f$ e seus valores medidos, para calcular a densidade do líquido em g/ml.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 7

4. Encha o cilindro graduado com o líquido a ser medido e marque as posições na parte superior e inferior do cilindro. Despeje lentamente o líquido experimental no cilindro graduado, enchendo o cilindro até a metade ou três quartos.

Faça uma marca perto do topo do cilindro, aproximadamente 2,5 a partir do topo do fluido.

Desenhe uma segunda marca a cerca de uma polegada da parte inferior do cilindro graduado.

Meça a distância entre as marcas superior e inferior. Coloque a parte inferior da régua na marca inferior e meça a distância até a marca superior.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 8

5. Meça o tempo que a bola leva para preencher a distância entre as marcas feitas. Solte a bola no líquido e acione o cronômetro quando o fundo da bola atingir a marca na parte superior do cilindro. Quando a bola atingir a marca que você fez no fundo do cilindro, pare o cronômetro.

Líquidos de baixa viscosidade são mais difíceis de medir com este método porque é mais difícil iniciar e parar o cronômetro com precisão.

Repita este passo pelo menos três vezes (quanto mais vezes você repetir isso, mais precisa será sua leitura) e calcule a média de três vezes. Para encontrar a média, some os tempos de cada experimento individual e divida pelo número de experimentos que você realizou.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 9

6. Calcule a velocidade da esfera. A velocidade é uma medida da distância percorrida versus o tempo que leva para percorrer essa distância. A fórmula da velocidade é

v = d / t

$v=d/t$ através do qual v a velocidade é, d a distância percorrida e t A Hora.

Aplique suas medidas à equação

v = d / t

$v=d/t$ para determinar a velocidade da esfera.

Imagem intitulada Measure Viscosity Step 10

7. Calcule a viscosidade do líquido. Use as informações obtidas na fórmula da viscosidade: viscosidade=[2(p_s-p_eu)ga]/9v através do qual p_s é a densidade da esfera, p_eu a densidade do liquido, g a aceleração gravitacional (um valor fixo, 9,8 m/s), uma o raio da esfera e v a velocidade da esfera.

Por exemplo, digamos que a densidade do líquido é 1,4 g/ml, a densidade da esfera é 5 g/ml, o raio da esfera é 0,002 m e a velocidade da esfera é 0,05 m/s.

Coloque isso na equação: viscosidade=[2(5-1,4)(9,8)(0,002)^2]/(9 x 0,05)=0,00062784 Pa s

Pontas

Uma tabela de dados ajuda você a acompanhar suas medições para que você possa manter tudo organizado.
Todas as medidas devem ser métricas.
Não se esqueça de anotar as unidades no final do cálculo.

Avisos

Certifique-se de que não há água ou outros líquidos no cilindro graduado ao iniciar. A presença de outro líquido pode tornar suas leituras incorretas.
Ao encher o cilindro graduado com o líquido, tome cuidado para não chegar muito perto do topo. Se você não deixar espaço suficiente, o deslocamento do líquido causado pela esfera pode fazer com que o líquido transborde, fazendo com que seus cálculos fiquem incorretos.
Limpe e seque o bulbo após o uso entre cada teste, antes de colocar o bulbo de volta no cilindro graduado.
A bola que você usa deve ter uma densidade maior do que o líquido em teste para que esse processo funcione.