Reologia

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REOLOGIA VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS
Reologia é a parte da físico-química que investiga as propriedades e o comportamento mecânico de corpos que sofrem uma deformação (sólidos elásticos) ou um escoamento (fluido: líquido ou gás) devido à ação de uma tensão de cisalhamento (num corpo sujeito a uma força cortante, força por unidade de área da seção transversal do corpo – veja figura 1). Muitossistemas, principalmente os de natureza coloidal* apresentam um comportamento intermediário entre esses dois extremos, apresentando tanto características viscosas como elásticas. Esses materiais são chamados de viscoelásticos.

Figura 1. Modelo do fluxo laminar em um líquido. (a) viscosímetro hipotético de paredes paralelas; (b) viscosímetro capilar; (c) viscosímetro de cilindros concêntricos(cilindro interno móvel; cilindro externo fixo); (d) viscosímetro de cone-placa (cone móvel; placa fixa). *Sistemas nos quais um ou mais dos componentes apresentam pelo menos uma de suas dimensões dentro do
intervalo de 1 nm a 1 μm, o que inclui tanto moléculas de polímeros de alta massa molar como pequenas partículas em suspensão; exemplos: fumaça, poeira, leite, maionese, pasta de dente, pérola,plásticos pigmentados.

2 O entendimento e o controle das propriedades reológicas é de fundamental importância na fabricação e no manuseio de uma grande quantidade de materiais (borrachas, plásticos, alimentos, cosméticos, tintas, óleos lubrificantes) e em processos (bombeamento de líquidos em tubulações, moldagem de plásticos). Nesta experiência será investigado o comportamento reológico de umsistema coloidal. Serão feitas medidas de viscosidade em função da tensão de cisalhamento em uma suspensão de maisena em água. Será utilizado um viscosímetro de Stormer (figura 6) com dois cilindros concêntricos, sendo o externo fixo e o interno giratório. VISCOSIDADE A viscosidade de um líquido (inverso da fluidez) mede a resistência interna oferecida ao movimento relativo de diferentes partesdesse líquido. Em um fluxo laminar, diferentes “lâminas” do líquido movem-se com velocidades diferentes (figura 1). Em um viscosímetro capilar (figura 1b), o líquido em contato com a parede do capilar tem velocidade igual a zero, atingindo uma velocidade máxima no centro do capilar. Em um líquido muito viscoso, a velocidade varia pouco da parede para o centro do capilar e o líquido escoa lentamente.Note que a viscosidade (η) é inversamente proporcional à este gradiente de velocidade, ou taxa de cisalhamento (γ) (veja equação 3). A viscosidade mede a resistência de um líquido em fluir (escoar) e não está diretamente relacionada com a densidade do líquido, que é a relação massa/volume. Por exemplo, o óleo de soja utilizado para cozinhar é mais viscoso que a água, embora seja menos denso. Apesarda nítida diferença entre viscosidade e densidade, é comum ouvir a frase “este líquido é muito denso” para se referir a um líquido que tem dificuldade em escoar. A frase correta deveria ser “este líquido é muito viscoso”. Matematicamente, a viscosidade (η) é a derivada do gráfico da força de cisalhamento por unidade de área entre dois planos paralelos de líquido em movimento relativo (tensão decisalhamento, τ) versus o gradiente de velocidade dv/dx (taxa de cisalhamento, γ) entre os planos, isto é, τ = η γ, onde
γ= dv ( velocidade diferencial) = dx (espessura diferencial)

taxa de cisalhamento

(1)

τ=

F (força ) = A (área ) dτ F/A = dγ dv / dx

tensão de cisalhamento

(2)

η=

viscosidade ou coeficiente de viscosidade

(3)

Alguns livros apresentam o gráfico dataxa de cisalhamento em função da tensão de cisalhamento. Neste caso, a derivada dγ/dτ corresponde ao coeficiente de fluidez, φ=1/η. A unidade SI de viscosidade é [η] = N / m2 N / m2 = = Pa s m s −1 / m s −1 (pascal x segundo)

A antiga unidade de viscosidade no sistema cgs é denominada “poise” (símbolo: P) e corresponde à seguinte relação: dina s/cm2. Como a viscosidade da água a 20°C é muito...