A viscosidade pode ser definida como a medição da resistência de um líquido ao fluxo, também chamado de atrito interno de um líquido. Considere água e melaço. A água flui relativamente livremente, enquanto o melaço é menos fluido. Como o melaço é mais resistente ao fluxo, ele tem uma viscosidade mais alta que a água. Embora existam vários métodos dos quais escolher para decidir como medir a viscosidade, talvez o menos complicado envolva cair uma bola em um recipiente claro do líquido para o qual você está tentando determinar a viscosidade.
Parte 1
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Defina a viscosidade. A viscosidade mede a resistência de um líquido ao fluxo. [1] Um fluido com alta viscosidade flui muito lentamente, como mel. Um fluido com baixa viscosidade flui rapidamente, como água. A unidade de viscosidade é um segundo Pascal (PA s). [2]
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Defina a equação para a viscosidade. Este experimento fará medições de uma esfera e sua passagem através do líquido para calcular a viscosidade. A equação para a viscosidade é [2 (PS-PL) GA2]/9V, onde PS é a densidade da esfera, PL é a densidade do líquido, G é a aceleração devido à gravidade, a é o raio da esfera e V é a velocidade da esfera. [3]
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Entenda as variáveis na equação da viscosidade. A densidade é massa por unidade de volume de um objeto e é designada com p. Nesta equação, você precisa medir a densidade da esfera, PS e do líquido, PL, ela está passando. O raio da esfera, a, pode ser encontrado medindo a circunferência da esfera e dividindo -a por 2π. A aceleração devido à gravidade, G, é uma constante dependente da atmosfera do planeta em que você está. Nesse caso, você está na Terra, então G é 9,8m/s2. [4] A velocidade da esfera, V, é calculada durante o experimento e é o tempo que leva um objeto para percorrer uma distância específica em metros por segundo (m/s).
Parte 2
Medindo a viscosidade
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Reúna os materiais necessários para o experimento. Para calcular a viscosidade de um líquido, você precisará de uma esfera, um cilindro graduado, uma régua, um cronômetro, o líquido em questão, uma escala e uma calculadora. [5] Este experimento tem muitas etapas, mas, quando seguido corretamente, eles permitirão calcular a viscosidade de qualquer líquido. A esfera pode ser uma pequena bola de mármore ou aço. Certifique -se de que seu diâmetro não seja superior à metade do diâmetro do cilindro de graduação para que possa ser facilmente jogado no cilindro. Um cilindro graduado é um recipiente de plástico que classificou marcas na lateral que permite medir o volume. Você pode usar um relógio em vez de um cronômetro, mas suas medidas serão mais precisas com um cronômetro. O líquido deve ser claro o suficiente para ver o mármore quando caiu pelo líquido. Tente testar muitos líquidos diferentes com taxas de fluxo diferentes para ver como suas viscosidades diferem. Alguns líquidos comuns que você pode tentar incluir água, mel, xarope de milho, óleo de cozinha e leite.
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Calcule a densidade da esfera escolhida. A densidade da esfera e do líquido são necessários para realizar o cálculo da viscosidade. A fórmula para a densidade é, onde D é densidade, M é a massa do objeto e V é o volume do objeto. [6] Meça a massa colocando a esfera em um equilíbrio. Registre a massa em gramas (G). Determine o volume de uma esfera usando a fórmula v = (4/3) x π x r3, onde v é volume, π é a constante 3.14 e r é o raio da esfera. Você pode encontrar o raio medindo ao redor do centro da esfera para obter sua circunferência e dividir a circunferência por 2π. Você também pode encontrar volume medindo o deslocamento da água em um cilindro graduado. Registre o nível inicial da água, coloque a esfera na água e registre o novo nível de água. Subtrair a inicial do novo nível de água. Esse número é igual ao volume da sua esfera em mililitros (ML). Calcule a densidade com a fórmula. A unidade de densidade é g/ml.
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Determine a densidade do líquido que você está medindo. Usando a mesma fórmula de densidade de cima, você calculará a densidade do líquido em questão. [7] Meça a massa do líquido pesar primeiro o cilindro graduado vazio. Despeje o líquido no cilindro graduado e pese -o novamente. Subtraia a massa do cilindro vazio da do cilindro com o líquido para obter a massa do líquido em gramas (g). Para encontrar o volume do líquido, basta determinar a quantidade de líquido que você derramou no cilindro graduado usando as marcações graduadas na lateral do cilindro. Registre o volume em mililitros (ML). Use a fórmula e suas medições para calcular a densidade do líquido em g/ml.
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Encha e marque o cilindro graduado. Primeiro, encha seu cilindro graduado com o líquido a ser medido. Em seguida, marque as posições na parte superior e inferior do cilindro. Despeje lentamente seu líquido experimental no cilindro graduado, enchendo o cilindro a meio caminho para três quartos do caminho para o topo. Desenhe uma marca no topo do cilindro a cerca de 2,5 centímetro (1 pol) (1 pol) da parte superior do líquido. Desenhe uma segunda marca cerca de 2,5 centímetro (1 pol) (1 pol) da parte inferior do cilindro graduado. Meça a distância entre as marcas superior e inferior. Coloque a parte inferior do governante na marca inferior e registre a distância até a marca superior.
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Registre o tempo necessário para a bola cair entre as marcas. Coloque a bola no líquido e inicie o cronômetro quando a parte inferior 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 com baixas viscosidades serão mais difíceis de medir com esse método, pois será mais difícil iniciar e interromper com precisão o cronômetro. Repita esta etapa pelo menos três vezes (quanto mais vezes você repita, mais precisa será a sua medição) e calcule a média das três vezes juntas. Para encontrar a média, adicione os horários para cada tentativa e divida pelo número de ensaios que você realizou. Isso funciona melhor se a bola for pequena o suficiente para que o fluxo ao redor da bola seja realmente viscoso e longe de ser turbulento. A bola também deve ser muito menor que o recipiente para que a bola possa ser derrubada pelo menos 10-Radii da bola das paredes laterais.
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Calcule a velocidade da esfera. A velocidade é uma medição da distância percorrida ao longo do tempo decorrido para percorrer essa distância. A fórmula para a velocidade é onde V é a velocidade, D é percorrido a distância e T é o tempo. Usando suas medições, conecte -as à equação para encontrar a velocidade da esfera.
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Calcule a viscosidade do líquido. Conecte as informações que você obteve na fórmula para viscosidade: viscosidade = [2 (PS-PL) GA2]/9V em que PS é a densidade da esfera, PL é a densidade do líquido, G é a aceleração devido à gravidade (a Valor fixo de 9,8 m/s2), a é o raio da esfera e v é a velocidade da esfera. [8] Por exemplo, digamos que a densidade do seu fluido seja de 1,4 g/ml, a densidade da sua esfera é de 5 g/ml, o raio da esfera é de 0,002 m e a velocidade da esfera é de 0,05 m/s. Conectando -se à equação: viscosidade = [2 (5 – 1,4) (9,8) (0,002)^2]/(9 x 0,05) = 0,00062784 Pa s