DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS
Tabulación de los tiempos experimentales: experimentales: 20°c
Sustancias
(En minutos)
Promedio
(muestras)
t1
t2
t3
t4
t5
Agua
1:33:59
1:33:24
1:33:24
----
----
4:39:107
Metano
1:15:62
1:15:43
1:15:03
1:15:90
1:16:12
6:16:210
Etanol
2:57:46
2:57:93
2:59:56
----
----
8:53:195
Acetona
00:39:50
00:39:61
00:40:08
----
----
1:58:119
Densidades y viscosidades teóricas: Sustancias
FISIQUÍMICA
20°C
(muestras)
(/)
()
Agua
0.99819
0.0010020
Metanol
0.7960
0.99565
Etanol
64.89
0.99222
Acetona
0.7972
0.0010020
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS
Resultados de la viscosidad absoluta y relativa: 20°C Sustancias t
k
μ
Agua
20
0.0007977
0.0010020
0.0010020
Metanol
20
1.2091
0.99565
0.99565
Etanol
20
1.0080
0.99222
0.99222
Acetona
20
0.8180
0.0010020
0.0010020
Se puede percatar que la densidad de la sustancia disminuye cuando la temperatura va aumentando. También notamos que cuando la temperatura aumenta la viscosidad disminuye.
El método del picnómetro es un método muy exacto, además con ayuda de una balanza analítica los valores de los pesos son más exactos y se puede determinar la densidad muy próxima a la teórica para así poder hallar las viscosidades a diferentes temperaturas.
El log log ( ) vs 1/T para para el etanol etanol 100% nos da a entende entenderr que cuando cuando menor es la inversa de la temperatura (es decir la temperatura es mayor) entonces el valor del log (viscosidad) va a disminuir de forma lineal (la viscosidad disminuye). Es decir la ecuación de esta grafica tendría la forma
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y = aX + b.
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En la toma de datos para el agua, se calcularon las viscosidades para cada uno y luego se calculó un promedio. El valor del promedio determinado es aproximadamente 100 veces mayor que la viscosidad teórica, siendo una de las más altas probabilidades, el hecho de que la toma del tiempo fue insuficiente (es decir, con errores).
Se deben tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se estudia pasa de un punto A a un punto B en el viscosímetro.
El picnómetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar; luego del baño se debe de secar por completo el picnómetro antes de ser pesado.
El volumen que se utiliza de agua debe ser el mismo para las soluciones de etanol que se han utilizado.
A mayor temperatura el valor de la viscosidad va a disminuir.
De la gráfica
vs
a temperatura constante se puede concluir
que la viscosidad no depende de su concentración ya que los puntos me arrojan una curva y no presenta una progresión.
Las viscosidades de los líquidos se pueden calcular a partir de las densidades que se calculan para cada temperatura.
Con
el
viscosímetro
de
Ostwald
se
pueden p ueden
determinar
adecuadamente los tiempos en los que el líquido va a pasar de un punto A a un punto B.
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INDICAR LAS RELACIONES MATEMÁTICAS QUE PERMITEN DETERMINAR EL VALOR DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS, CUANDO SE DESCONOCEN MÉTODOS EXPERIMENTALES. Para poder determinar la viscosidad a base de relaciones matemáticas se desarrolla por medio del:
Viscómetro de caída de bola :
Cuando un cuerpo cae en un fluido bajo la influencia de la gravedad, se acelera hasta que su peso queda balanceando por la fuerza de flotación y la fuerza de arrastre viscosa que actúa hacia arriba, esta velocidad se conoce como velocidad Terminal el viscómetro de caída de bola utiliza este principio, haciendo que una bola esférica caiga libremente a través del fluido y midiendo el tiempo requerido para que esta recorra una distancia conocida, W: al peso de la Bola Fb: Es la fuerza de flotación. Fd: Es la Fuerza de arrastre viscoso que actúa sobre la bola.
W- Fb- Fd=0
Cuando la bola a alcanzado la velocidad Terminal y se encuentra en equilibrio. Si s es el peso específico de la esfera, y f es el peso específico del fluido, V=es el volumen de la esfera y D es su diámetro, tenemos:
Fd= 3 πµvD
Entonces la ecuación No 2 queda: Resolviendo para µ tenemos: 18 V
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS DESCRIBIR DETALLADAMENTE OTROS EQUIPOS QUE DETERMINAR LA VISCOSIDAD EXPERIMENTALMENTE.
PERMITAN
V is cómetro de tubo capilar : :
El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del intervalo de tiempo de paso de un fluido a través de un tubo capilar. Este aparato de medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde y otros, no obstante el método maestro es la determinación de la viscosidad del agua mediante una pipeta de cristal. La viscosidad del agua varía con la temperatura, es de unos 0,890 mPa·s a 25 grados Celsius y 1,002 mPa·s a 20 grados Celsius. Las pipetas de cristal pueden llegar a tener una reproducibilidad de un 0,1% bajo condiciones ideales, lo que significa que puede sumergirse en un baño no diseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, con altos contenidos de sólidos, o muy viscosos. No obstante, es imposible emplearlos con precisión en la determinación de la viscosidad de los fluidos no-newtonianos, lo cual es un problema ya que la mayoría de los líquidos interesantes tienden a comportarse como fluidos no-newtonianos. Hay métodos estándares internacionales para realizar medidas con un instrumento capilar, tales como el ASTM D445.7
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Vi s cos ímetro ímetro C ouet ouette o Hats Hats hek. hek. Consiste en un cilindro suspendido por un filamento elástico, al cual va unido un espejo para determinar el ángulo de torsión en un modelo, o un dinamómetro provisto de una escala en otros modelos. Este cilindro está colocado coaxialmente en un recipiente cilíndrico, donde se encuentra el líquido cuya viscosidad ha de determinarse. El cilindro exterior gira a velocidad constante y su movimiento es transferido al líquido que ha su vez pone en movimiento el cilindro interior en torno de su eje hasta que la fuerza de torsión es equilibrada por la fuerza de fricción. Como el ángulo de torsión es proporcional a la viscosidad, se puede determinar la viscosidad de un líquido, si se conoce la del otro líquido por comparación de los dos ángulos de torsión.
Vi s cómetro cómetro de Os twa twald. ld. Es quizás el modelo que más se ha utilizado en la medida de viscosidades absolutas y relativas en líquidos puros y biológicos, en sus mezclas y, especialmente, en fluidos newtonianos. Se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se establece
el
desplazamiento.
La
simplificación
del
tratamiento numérico facilita la expresión que se aplica en
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS la medida experimental. r = t’/t.
En donde
r r representa
la viscosidad relativa del líquido problema,
respecto al agua u otro líquido, t’ y t los ti empos de flujo del estándar
y del líquido, respectivamente, y la densidad. El viscosímetro de Ostwald es de vidrio. Posee un ensanchamiento en forma de ampolla provista de sendos enrases, conectado a un tubo capilar vertical que se une a un segundo ensanchamiento destinado a la colocación de la muestra en una primera operación, y del agua o líquido de referencia en otra operación complementaria. El conjunto se introduce en un baño termostático para fijar la temperatura con precisión. Es indispensable la concreción de este valor, porque la magnitud de la viscosidad, o de su inverso la fluidez, son altamente dependientes de la temperatura.
Viscosímetro rotacional analógico Instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisión, adecuado para lectura de viscosidades medias. Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacéuticas, etc. El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de un muelle de cobre-berilio gira mediante un
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS motor sincrónico dentro del líquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.
Viscómetro Hoppler.
Está basado en una modificación del Viscosímetro de bola, en donde una esfera rueda en el interior de un tubo que puede inclinarse un ángulo determinado. Las esferas son relativamente grandes con relación al diámetro interior del tubo, lo que hace que el diámetro de la esfera sea de gran precisión.
Vi s cómetro cómetro de tambo tamborr g ir atori atorio. o. Mide la viscosidad utilizando la definición de viscosidad dinámica dada en la ecuación: µ = τ/ (∆V/∆y)
Se hace girar el tambor exterior a una velocidad angular constante, (W), mientras el tambor interior se mantiene estacionario. Por consiguiente, el fluido que está en contacto con el tambor giratorio tiene una velocidad lineal, V, conocida, mientras el fluido que está en contacto con el tambor interior tiene una Velocidad 0. Si conocemos ∆y de la muestra del fluido podemos calcular el termino ∆V/∆y en la ecuación. Se ponen en consideración especial al
fluid0o que se encuentra en el fondo del tambor pues su velocidad no es uniforme en todos los puntos. Debido a la viscosidad del fluido, se presenta una fuerza de arrastre sobre la superficie del tambor
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS interior que ocasiona el desarrollo de un troqué cuya magnitud puede medirse con un taquímetro sensible. La magnitud de dicho troqué es una medida de la tensión de corte, τ, del fluido . Así
pues la viscosidad µ puede calcularse utilizando la ecuación.
MENCIONAR LA METODOLOGÍA QUE PERMITE DETERMINAR LA VISCOSIDAD DE LOS GASES. Se puede determinar mediante lo siguiente:
Medida de la viscosidad de un gas mediante un disco que gira.
En este apartado se simula una experiencia que mide la viscosidad de un gas observando la disminución de la velocidad angular de rotación de un disco.
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Cuando se le proporciona a un disco una velocidad angular de rotación, el rozamiento en el eje provoca que una disminución de la velocidad angular de rotación lineal con el tiempo.
I·α=-M I·α=-M ω=ω0-α·t
Como vamos a demostrar a continuación, el efecto de la viscosidad del gas sobre un disco en rotación es su velocidad angular disminuya de forma exponencial con el tiempo
·exp (-k·t )
ω=ω0
El dispositivo experimental consta de un disco de radio R , que puede girar alrededor de un eje vertical con un rozamiento muy pequeño en los rodamientos. El disco de masa m está suspendido por la presión del gas a una altura h (muy pequeña) por encima de una superficie plana.
Se le proporciona al disco una velocidad angular inicial velocidad angular
ω
, se mide la
ω0
en función del tiempo t, representándose en el eje
vertical el logaritmo neperiano de la velocidad angular, ln( ω) y en el eje
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS horizontal el tiempo t . Se obtiene una recta. A partir de la pendiente de la recta, calculamos la viscosidad del gas.
INDICAR LAS ECUACIONES QUE PERMITEN EVLUAR LA VISCOSIDAD EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA. Esto se da por medio de:
Vi s cómetro cómetro de Os twa twald Se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se establece el desplazamiento. La simplificación del tratamiento numérico facilita la expresión que se aplica en la medida experimental.
ηr = t’/t.ρ En donde ηr representa la viscosidad relativa del líquido problema, respecto al agua u otro líquido, t’ y t los tiempos de flujo del estándar y del líquido, respectivamente, y ρ la densidad.
Vi s cómetro cómetro de ta tambor mbor g ir atorio Mide la viscosidad utilizando la definición de viscosidad dinámica dada en la ecuación: µ = τ/ (∆V/∆y)
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DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS DESCRIBIR EL MÉTODO QUE PERMITE DETERMINAR EL PESO MOLECULAR DE ALGNOS POLÍMEROS, CONOCIENDO SU VISCOSIDAD. El peso molecular de los polímeros es una propiedad de fundamental importancia para su aplicación. En la mayoría de los casos, es únicamente para un determinado intervalo de pesos moleculares. Debido a las características propias de los polímeros en cuanto a su formación, y a diferencia de los compuestos formados por moléculas pequeñas, una muestra de polímero está constituida por una mezcla de polímeros homogéneos pero con distinta longitud de cadena y en consecuencia, de diferente peso molecular, por lo que se consideran materiales polidispersos.
En virtud de lo anterior, para los polímeros, solo es posible determinar un peso molecular promedio, de un peso estadístico relativo a todas las moléculas presentes en la muestra. El valor promedio del peso molecular se puede indicar mediante una expresión del tipo:
M = ΣniM i (1)
Donde ni es el número de moléculas con un grado de polimerización dado y Mi es el peso molecular correspondiente a dicha fracción Al aplicar esta ecuación nos encontramos que se puede utilizar o la fracción en número (nx) o bien la fracción en peso (wx), obteniéndose por lo tanto pesos moleculares diferentes: el peso molecular promedio en número y el peso molecular promedio en peso. Quedando la ecuación (1) modificada para cada caso de la siguiente forma:
Mn = ΣnxM x (2) Mw = Σ wxM x (3)
Fundamentos de Polímeros Donde, Mn corresponde al peso molecular promedio en número y Mw al peso molecular promedio en peso.
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Lavar el viscosímetro con acetona y dejar ue se se ue.
Con una pipeta colocar la muestra al bulbo inferior del viscosímetro
Luego someter al viscosímetro a baño María por 5 min .
Por succión pasar la muestra del bulbo infe in ferio riorr al al su eri erior or
Realizar las mediciones a distintas temperaturas
Dejar fluir la muestra y controlar el tiempo
Repetir lo mismo para las siguientes muestras
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ANEXOS:
Lavar el viscosímetro con acetona y dejar que seque.
Luego colocar el viscosímetro durante 5 min. Luego con la bombilla de jebe por succión pasar la muestra del bulbo inferior al bulbo superior.
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Con la ayuda de una pipeta colocar la muestra al bulbo inferior del viscosímetro.
Deje fluir la muestra y controlar el tiempo de flujo hasta que la muestra contenida en el bulbo superior pase completamente por las líneas de aforo.
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