Como é encontrada a viscosidade dos líquidos?
Em muitas situações científicas e industriais, é necessário conhecer a viscosidade dos líquidos. Viscosidade é a medida da resistência do líquido ao fluxo. Líquidos com alta viscosidade têm maior resistência ao fluxo e não são facilmente deformados por estresse físico, enquanto líquidos com baixa viscosidade são "finos" e fluem facilmente. A viscosidade dos líquidos pode ser encontrada usando um instrumento conhecido como viscosímetro, do qual existem muitos tipos diferentes. Nos casos em que medições menos precisas são aceitáveis, a viscosidade também pode ser medida usando dispositivos simples baseados em gravidade.
Um dos tipos mais comuns de viscosímetros é o viscosímetro de esfera em queda. Essa configuração mede a viscosidade dos líquidos cronometrando quanto tempo leva uma pequena esfera de densidade e tamanho conhecidos para cair uma certa distância através de um líquido. A esfera é colocada em um tubo vertical cheio de líquido e permitido atingir sua velocidade terminal à medida que cai. Na velocidade terminal, a força de arrasto que puxa a esfera para cima é igual à força da gravidade que a puxa para baixo, e a esfera deixa de acelerar, mantendo uma velocidade constante à medida que cai. Uma vez que a velocidade terminal, a densidade do líquido e a esfera e o tamanho da esfera são conhecidos, uma fórmula, a lei de Stokes, pode ser usada para calcular a viscosidade do líquido.
Outro viscosímetro bastante simples usado em ambientes de laboratório é o viscosímetro de Ostwald, também conhecido como viscosímetro capilar de vidro ou viscosímetro de tubo em U. Este dispositivo de tubo de vidro em forma de U consiste em duas lâmpadas, uma na parte inferior do braço esquerdo da U e a outra na parte alta da direita. Ele é mantido na vertical quando o líquido é aspirado para a lâmpada superior e, em seguida, deixado fluir de volta para a lâmpada inferior, passando por duas marcas no tubo. A viscosidade dos líquidos pode ser deduzida considerando o diâmetro do tubo de vidro, a quantidade de tempo que um líquido leva para passar pelas duas marcas e a densidade desse líquido.
Laboratórios que exigem medições de precisão podem usar viscosímetros mais elaborados que incorporam eletrônicos e medem a viscosidade usando um pistão oscilante ou ressonador vibratório submerso no líquido. Em outras configurações, como na indústria de tintas, princípios físicos mais simples podem ser usados para deduzir a viscosidade aproximada dos líquidos. Essas medições geralmente dependem de uma medida conhecida como viscosidade cinemática - a resistência de um líquido a fluir na presença de gravidade.
O copo Zahn e o copo de viscosidade Ford são exemplos de dispositivos baseados em gravidade usados para medir a viscosidade cinemática. Nesses dispositivos, a tinta líquida, no caso do copo Zahn, ou o óleo de motor do copo Ford, drena através de um pequeno orifício no fundo de um copo, enquanto é mantido no ar. O líquido flui em um fluxo suave até um certo ponto em que se decompõe. Dependendo da viscosidade do líquido, a ruptura ocorrerá em momentos diferentes. Uma medida da viscosidade cinemática pode ser encontrada multiplicando esse tempo em segundos pelo número de especificação do copo, que é calibrado para o líquido apropriado.