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Medição de Tensão Interfacial com o Método da Gota Pendente Daniel Carelli Mariana Milanez.

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Apresentação em tema: "Medição de Tensão Interfacial com o Método da Gota Pendente Daniel Carelli Mariana Milanez."— Transcrição da apresentação:

1 Medição de Tensão Interfacial com o Método da Gota Pendente Daniel Carelli Mariana Milanez

2 Introdução Importância da medição de tensão interfacial – Adição de surfactantes à água para diminuir sua tensão interfacial com óleo. Determinação das componentes polar e dispersa dos óleos. Por que desenvolver um método para as medições – Utilização das imagens geradas pelo goniômetro. Método da gota pendente traz bons resultados

3 Problema do Óleo Pesado

4 Forças Intermoleculares Tensão Interfacial

5 Método da Gota Pendente Equilíbrio entre a força gravitacional e a tensão superficial do líquido. – Fator de correção

6 Modelos Simplificados Aquisição de um fator de forma com pontos as vezes não visualizáveis na imagem. Erro na aquisição do fator de forma devido a discretização do perfil. Erros gerados pelas equações utilizadas.

7 Fundamentação Teórica Equação de Laplace–Young, descreve o balanço entre a força gravitacional e a tensão superficial

8 Parâmetros do Perfil da Gota

9 Capilaridade e Tensão Interfacial

10 Constante de Capillaridade Δρ – Diferença de densidade entre os fluídos γ – Tensão Superficial/Interfacial g – Aceleração da gravidade

11 Objetivo Ajustar um perfil teórico Pt a um perfil experimental obtido de imagens Pe.

12 Binarização da Imagem Imagens de 768x574 pixels com 256 tons de cinza. A referência para o corte é 128, valor o qual, segundo vários autores, torna o ajuste do foco da imagem e a iluminação menos interferentes.

13 Obtenção do Perfil Experimental Imagem InicialImagem BinarizadaPerfil Extraído Como a gota é simétrica em relação ao eixo z, Analisaremos apenas um dos lados.

14 Calibração da Imagem O diâmetro externo da seringa é conhecido(mm). Mede-se o número de pixels correspondente ao diâmetro externo da seringa. Obtem-se a resolução da imagem em mm/pixel. de

15 Calculo do parâmetro de forma B Determina-se B a partir de dois pontos do perfil experimental, utilizando uma solução numérica da equação do perfil teórico.(Song e Springer)

16 Tabela de variáveis para o calculo de B r

17 Onde: r – razão entre dois pontos do perfil que formam dois ângulos distintos entre a origem do eixo de coordenadas e o eixo X.

18 Perfil Teórico – Integração das Equações Diferenciais Enquanto i for menor que N

19 Constante de Capilaridade Será computado o valor de a, para o qual, a soma das menores distâncias para cada ponto do perfil experimental em relação ao perfil teórico é mínima. De forma mais clara, para cada ponto do perfil experimental, será somada a distância perpendicular ao perfil teórico. O valor de a que fornecer a menor soma é o que melhor ajustará os dois perfis. Para tornar o processo mais rápido utilizamos a equação abaixo ao invés da distância propriamente dita:

20 Distância Entre os Pontos Experimentais e o Perfil Teórico

21 Otimização do Processo Até agora, os cálculos foram feitos a partir de uma estimativa inicial de B(parâmetro de forma). Existe um B ótimo, com o qual os perfis se ajustam da melhor maneira possível. A diferença a ser analisada entre os dois perfis será chamada de E. A otimização do processo irá consistir em minimizar esse valor. Essa diferença será a média do quadrado da menor distância entre os pontos dos dois perfis.

22 Otimização do Processo

23 Os dois perfis sobrepostos

24 Resumindo Obtenção da Imagem Binarização Extração do Perfil da Imagem Cálculo de B Resolução da Equação de Laplace-Young adimensionalmente. Cálculo de a Cálculo de E(a,B) Otimização Cálculo da Tensão

25 Resultados - Tensão Superficial da Água em Função da Iluminação

26 Influência da Viscosidade no Desvio Padrão dos Resultados Média (mN/m)Iluminação (% Potência)

27 Tensões Superficiais da Água Outor(es) Tensão superficial ( mN/m ²) Pallas & Harrison ( T = 20ºC ) Neiderhauser & Bartell72.00 ( T = 25ºC ) Patterson and Ross73.06 ( T = 20º C ) Sentis72.86 ( T = 20º C ) Douglas71.82 ( T = 25º C ) Smith & Sorg73.0 ( T = 25º C )

28 Fator de Forma - B

29 Influência de B nos resultados

30 Nujol/Água B = Enca/Água B =

31 Solução – Agulha de Diâmetro Maior (Vidro) Outro Problema – Calibração da Imagem Unipar/Água B= Nujol/Água B=0.5943

32 Problemas com Vibrações

33 Solução – Isoladores de Carpet e Borracha Fluidos viscosos não apresentam problemas de vibrações – apresentam menor desvio padrão nos resultados. Nujol - Superficial

34 Componentes Polar e Dispersa dos Óleos – Modelo de Fowkes Óleo Tensão Superficial (mN/m) Componente Polar (mN/m) Componente Dispersa (mN/m) Nujol Enca Unipar

35 Componentes da Tensão Interfacial H O 104 o H Água Momento Dipolo:

36 Componentes da Tensão Interfacial C t t+dt

37 Obrigado! Daniel Carelli


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