Experimentos: Coluna de Stokes e Copo Ford

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2. 2 - Descrição experimental Copo Ford

Material

• Viscosímetro tipo Copo Ford (composto pelo copo com tripé, nível de bolha, placa de nivelamento e giclês n° 2, 3,4 e 5);

• 2 Béqueres de 600 ml cada um;

• Cronômetro;

• Termômetro (digital ou convencional);

• Amostra de Fluido Padrão;

• Papel toalha;

3 - Procedimento Experimental

1. Cada grupo deverá utilizar um viscosímetro tipo copo Ford;

2. Cada Grupo deverá receber 1 amostra de Fluido Padrão;

3. Nivelar o viscosímetro com o auxílio do nível de bolha;

4. Medir a temperatura do Fluido e anotar na tabela 2.1;

5. Preencher o copo com o Fluido, lembrando que o orifício dever ser fechado com o dedo, e remover o excesso com o auxílio da placa plana;

6. Liberar o orifício e disparar o cronômetro simultaneamente;

7. Anotar o tempo de escoamento na tabela 2.1;

8. Verifique se o tempo medido está dentro da faixa de tempo usual para o giclê escolhido, de acordo com os dados da tabela A.1; Se não está, troque o giclê.

9. Repetir o experimento por 5 vezes;

10. Calcular os valores da média do tempo , e incerteza σt (N=5) (completar a tabela 3);

11. Após as medições realizar os cálculos conforme as equações descritas na Tabela 2.2.

12. As incertezas devem ser calculadas usando as equações da última página.

4 - Discussão geral

A lei de Stokes é válida apenas para fluidos em regimes laminar. Um fluxo laminar é definido como uma condição onde as partículas do fluido se movem em caminhos suaves em formas de laminas ou linhas. Um regime de fluxo não laminar é conhecido como turbulento.

O princípio do Copo Ford consiste em utilizar a força da gravidade como força que criará a tensão de cisalhamento, e que a taxa de fluxo, o tempo de escoamento, é proporcional à viscosidade cinemática.

Vantagens Copo Ford - Tem como vantagens sua simplicidade, rapidez e requerem pequeno volume de amostra de fluido e, portanto, é um instrumento muito utilizado industrialmente.

Desvantagens - Não são, geralmente, adequados para medição on-line.

Vantagens - Obtêm a viscosidade absoluta direta por modelagem

Desvantagens de Stoke - Esse instrumento tem a desvantagem de exigir um grande volume de líquido.

No primeiro método a utilização de esferas auxilia no experimento, pois com o tempo e velocidade atingido por cada uma dessas esferas encontramos facilmente dados eu nos auxiliam na resolução de estimativas. Já o segundo método se trata de um experimento simples onde precisamos apenas saber o diâmetro do buraco do funil e a velocidade de descida do fluido. A grande diferença e vantagem entre um método e outro é que o segundo é mais simples e por esse motivo mais rápido de se fazer.

5 - Dados experimentais e resultados

Tabela abaixo indica Tempo de escoamento do fluido no copo Ford e calculo da viscosidade cinemática(v) e viscosidade dinâmica (μ) da glicerina.

No. Do giclê: 4

Temperatura média: 25,5 à 27 [⁰C]

Medida

Tempo [S]

(t-t)²

¿[cSt]

μ [Poise]

1

49,68

5,66

2

48,20

0,81

3

47,20

0,01

4

46,25

1,10

5

45

5,29

Média

t = 47,3

ν=

Erro

σ t

σ v =5,3

σ μ =5,96

Tabela abaixo é o Conjunto de equações para calculo da viscosidade (cSt) utilizando o Copo Ford com relação ao numero do Giclê versus o tempo de escoamento (t) em segundos;

Numero do Giclê

Equação

Tipo 02

v = 2, 388 t + 0, 007 t² - 57, 008

Tipo 03

v = 2, 314 t – 15, 200

Tipo 04

v = 3, 846 t – 17, 300

Tipo 05

v = 12,1 t – 24,2

6 - Cálculos de Copo Ford

Incerteza no tempo: ﻻ+= √Σ(t- t)² σ+= √12,87 = √12,87 = 6,435

N-1 5-1 4

1 (49,68- 47,3)² = 5,66

2 (48,20- 47,3)² =0,81

3 (47,20 – 47,3)²= 0,01

4 (46,25 – 47,3)²= 1,10

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