PRÁCTICA 1 VISCOSIDAD
Quinto semestre Paralelo Primero Grupo N° 1
INTEGRANTES:
Yesenia onstante
Fecha de entrega: 8 de Noviembre del 2016 Ayudante: Juan Mencías
Quit!Ecuadr "#1$!"#1%
RES&'EN aracteri!aci"n de #luidos lí$uidos con propiedades in%erentes al transporte de cantidad de movimiento& determinaci"n de la viscosidad absoluta de #luidos lí$uidos ' c"mo esta se ve a#ectada por la temperatura ' descripci"n de m(todos para medir la viscosidad de lí$uidos) Para esto se arm" el e$uipo adecuado& para así poder obtener las variables adecuadas& como temperatura ' tiempo para así obtener los resultados esperados) Gracias a esto se pudo obtener la velocidad terminal de los diversos #luidos lí$uidos empleados& para así #inalmente obtener la viscosidad de cada #luído& cumpliendo así con nuestros ob*etivos) +inalmente se conclu'" $ue a l determiner la viscosidad absoluta de #luidos lí$uidos& se puede apreciar $ue a ma'or temperatura el valor de la viscosidad va a disminuir ' los lí$uidos con viscosidades ba*as #lu'en #,cilmente ' cuando la viscosidad es elevada el lí$uido no #lu'e con muc%a #acilidad)
PA(A)RASC(AVE: -+./34.5Q/3-N744M9MN7-93 34:3./7-7MP;7/;-
Pr,ctica N- 1 VISCOSIDAD 1* O)+ETIVOS* 1)1) aracteri!ar #luidos lí$uidos con propiedades in%erentes al transporte de cantidad de movimiento) 1)2) eterminar la viscosidad absoluta de #luidos lí$uidos ' c"mo (sta se ve a#ecta por la temperatura 1)<) escribir m(todos para medir la viscosidad de lí$uidos) "* F&NDA'ENTO TE.RICO* "*1* (ey de Ne/tn de 0a i2c2idad =.a e>presi"n matem,tica $ue pone de mani#iesto la .e' de Ne?ton de la viscosidad& es representada con la si@uiente e>presi"n matem,ticaA τ u =
dv dy
.a le' establece $ue para ciertos #luidos el es#uer!o cortante sobre una inter#a! tan@ente a la direcci"n de #lu*o& es proporcional a la tasa de cambio de la velocidad con respecto a la distancia& donde la di#erenciaci"n se toma en una direcci"n normal a la inter#a!) =B1C "*"* Vi2c2idad 3334A520uta6 cine7,tica6 di7en2ine2 y unidade2 a2ciada2*8 Vi2c2idad =Medida de la resistencia de un lí$uido al #lu*o) .a unidad m(trica comDn de la viscosidad absoluta es el e$uilibrio) Vi2c2idad a520uta =Medida de viscosidad num(ricamente i@ual a la #uer!a re$uerida para mover una super#icie plana de un centímentro cuadrado en un se@undo& cuando las super#icies est,n separadas por una capa de lí$uido de un centímentro de espesor) Vi2c2idad cine7,tica .a viscosidad cinem,tica representa esta característica desec%ando las #uer!as $ue @eneran el movimiento) s decir& basta con dividir la viscosidad din,mica por la densidad del #luído ' se
obtiene una unidad simple de movimientoA cm2-se@ BstoEeC& sin importar sus caracterísitcas propias de densidad)
n el 3 B3istema nternacional de /nidadesC& la unidad 92ica de i2c2idad din,mica es el pascalFse@undo BPasC& $ue corresponde e>actamente a 1 Ns-mH o 1 E@-BmsC) .a unidad c@s para la viscosidad din,mica es el poise B1 poise BPC I 1@BscmC1 I 1 dinascm2 I 0&1 PasC& cu'o nombre %omena*ea al #isi"lo@o #ranc(s Jean .(onard Marie Poiseuille B1KLLF 186LC) 3e suele usar m,s su submDltiplo el centipoise BcPC) l centipoise es m,s usado debido a $ue el a@ua tiene una viscosidad de 1&0020 cP a 20 °) =B2C 1 poise 100 centipoise 1 @-BcmsC 0&1 Pas)1 1 centipoise 10F< Pas 2 n el sistema imperial& el ;e'n #ue nombrado en %onor de sborne ;e'noldsA 1 ;e'n 1 lb # s inF2 6&8LOK6 106 cP 68L0 Pa s "*;* Factre2
viscosos
$ue
los
$ue
tienen
mol(culas
pe$ueas
'
sim(tricas)
.a viscosidad depende de las #uer!as de co%esion ' la rapide! de la trans#erencia de cantidad de movimiento entre mol(culas) l incrementarse la temperatura a un lí$uido& la co%esion disminu'e ' por lo tanto& tambi(n lo %ace la viscosidad)R B
.a viscosidad n@ler se e>presa en se@undos o @rados n@ler& tiempo de #lu*o de 200 cm< de lí$uido) l @rado n@ler de viscosidad es la relaci"n entre los tiempos de #lu*o de 200 cm< de lí$uido a una temperatura indicada ' del mismo volumen de a@ua destilada a 20° BO8)T1sC l viscosímetro de n@ler es un viscosímetro empírico $ue se basa en el #lu*o por @ravedad de un lí$uido a la salida de un recipiente donde se mide el tiempo necesario para evacuar cierto volumen de lí$uido) 3e@undos en oipa +ordA tiempo en se@undos para $ue el lí$uido #lu'a por el ori#icio %asta $ue se produ!ca el primer corte en el #lu*oR BOC ;* PARTE E>PERI'ENTA(* ;*1* 'ateria0e2 y e
;*<)2)1) olocar <00 m. de aceite de cocina en < probetas di#erentes) <)<)2)2) e*ar una muestra a temperatura ambiente& la otra muestra calentarla %asta <0° ' la otra %asta 60°) <)<)2)<) Para cada muestra re@istrar la altura del lí$uido ' el tiempo $ue tarda la es#era de vidrio en caer) ;epetir el procedimiento tres veces para cada probeta) =* DATOS =*1* Dat2 e@?eri7enta0e2
Ta50a =*1!1 Dat2 e@?eri7enta0e2 F0uid
Te7?eratura*
A0tura de0
-C 22
90uid6 c7 <8&T
Agua <2&T 4(
Tie7?6 2 0&<0 0&<1 0&
Ta50a =*1!" Dat2 e@?eri7enta0e2 F0uid
Te7?eratura6 A0tura de0
Aceite
de
-C
0
Tie7?6 2
20
<2
<0
<1&T
O0
<1
0&KL 0&82 0&KO 0&6< 0&6< 0&6T 0&T2 0&OK 0&T2
ccina
=*"* Dat2 adicina0e2* Ta50a =*"!1 Dat2 adicina0e2 Su2tancia Agua Aceite de ccina 4(
Den2idad6 g3c7; 0)LLK0OKL 0)L2 1)26
Vi2c2idad6 cP 1)00 O0 800 !!!!!!!!!!!!!
2)T
Fuente: htt?:33///*20ide2hare*net3E2cr?inR3cnce?t2!52ic2!de!re0ga =*;* C,0cu02* =*;*1* C,0cu0 de 0a e0cidad ter7ina0
v,
cm s
=
l,cm t ,s
BO)<)1F1C
Agua 4C,0cu0 7de08
v 1=
38,5 0,30
128.33 cm
v1
=
s
v2
v2
=
=
38,5 0,31
124,194 cm
s
v 3=
38,5 0,30
128.3 cm
v3
=
s
(
v1
=
v1
=
v2
13,76
2.79 cm
=
v2
38,5
s
38,5 13,50
2,851 cm
=
s
v3
=
38,5 13,6
v3
=
2,83 cm
s
Aceite de ccina 4C,0cu0 7de08
v1
v1
=
=
32 0,79
40.506 cm
s
=*;*"* C,0cu0 de 0a i2c2idad de0 90uid
u,P
g ( pesfera pfluido ) D ² 18 v −
=
C,0cu0 7de0
u , P=
980 cm / s ² ( 2,5 −0.997 ) g / cm ³1,5 cm ² 18 (
u , P=
=
s
)
980 cm / s ² ( 2,5 −0.997 ) g / cm ³1,5 cm ² 18 (
u,P
128.33 cm
128.33 cm
s
)
1,43 poise
=*=* Re2u0tad2* Ta50a =*=!1 Re2u0tad2
Ve0cidad F0uid Agua 4(
c732 128)< 12O)2 128)< 2)<6 2)O1 2)
ter7ina06 Vi2c2idad6 cP 1O< 1O8 1O< 6OL8)21 KT22)82 KT8T)KK
Ta50a =*=!1 Re2u0tad2 Ve0cidad
ter7ina0 Vi2c2idad
F0uid
7edia6 c732
cP
Aceite de ccina
O0)L2T OL)6OT 61)K2K
OKO)1T
7edia6
B* DISC&SI.N* l m(todo utili!ado durante la pr,ctica #ue adecuado 'a $ue mediante los c,lculos ' la e>perimentaci"n se pudo determinar la viscosidad absoluta de #luidos lí$uidos ' c"mo (sta se ve a#ecta por la temperatura) 3in embar@o a lo lar@o de esta pr,ctica se puede notar $ue %a' al@unos errores& pues estos errores se debe a la precisi"n $ue tuvimos los e>perimentadores al momento de medir los tiempos en el ob*eto $ue caía %asta el punto re#erencial $ue nosotros esco@imosU al obtener nuestro valor e>perimental de u& $ue de acuerdo a nuestro resultado podemos ver $ue esta pr,ctica no #ue tan e>itosa & 'a $ue los valores $ue obtuvimos est, mu' ale*ado a los valores te"ricos& de los #luidos con los $ue traba*amos& 3e puede decir $ue al reali!ar la e>periencia& los resultados obtenidos demuestran $ue a ma'or temperatura el #luído se comporta mas viscoso& demostrando $ue a ma'or temperatura el #luido se demora menos tiempo en llenar la probeta& lo $ue $ueda ilustrado en el @ra#ico 'a mostrado& como varían las pendientes entre cambio de temperatura ' temperatura)
3e recomienda tomar los tiempos de manera e>acta cuando el lí$uido $ue se estudia pasa de un punto un punto : en el viscosímetro) 3i los tiempos se %ubieran tomados con ma'or precauci"n ' adem,s se %ubiera tomado el cruce de la bola sobre al@unas de las marcas Bin#eriores o superiores o ambasC con un sensor #ísico Bcomo el sensor de tiempo P%oto@ateC& la e>actitud en la toma podría %aber ocasionado una importante disminuci"n de los errores ' por ende& obtener resultados idealmente aceptables) 3e recomienda $ue los materiales $ue se utili!an para las diversas mediciones se deben lavar ' secar por completo en la estu#a& para así en las pr">imas pr,cticas tener unos resultados m,s e>actos)
$* CONC(&SIONES* $*1* l determiner la viscosidad absoluta de #luidos lí$uidos& se puede apreciar $ue a ma'or temperatura el valor de la viscosidad va a disminuir)
$*"* .os lí$uidos con viscosidades ba*as #lu'en #,cilmente ' cuando la viscosidad es elevada el lí$uido no #lu'e con muc%a #acilidad)
$*;* .os tiempos de caída est,n su*etos a errores como es la precisi"n del cron"metro de mano 'a $ue una persona media el tiempo ' otra indicaba el instante de paro del cron"metro)
$*=* medida $ue el di,metro aumenta& la velocidad límite ' la viscosidad aumenta en con*unto& pero en un di,metro constante ' determinado) uando la densidad aumenta& la velocidad límite disminu'e) nconscientemente& se dice $ue mientras m,s denso es el #luido& la velocidad límite de caída de la bola es menor& conclu'endo $ue a medida $ue aumenta la densidad& la viscosidad aumenta) l aumentar el di,metro de la bola& la velocidad límite aumenta)
%* REFERENCIAS )I)(IOGRÁFICAS* B1C BIRD R. et al. (2007). FENÓMENOS DE TRANSPORTE. MEXICO: LIMUSA WILE! "a# $2% (2) WELT &. R. et al. (2002). FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTO! CALOR MASA.MEXICO: LIMUSA WILE! "a# 200. (%) 'EANOPLIS C. (20$0). PROCESOS DE TRANSPORTE PRINCIPIOS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN.MEXICO: 'RUPO EDITORIAL PATRIA! "a# %*. () +tt",:--e,.,/1.34-3-%*7$5*2-La13/at3/36$6De,a686 9,3,a6e6l3,6l;3,
* ANE>OS*
8)1) ia@rama del e$uipo) B9; NW 1C 8)2) ia@rama X#B7C---Bcantidades medias ' en unidades del 3C B9; NW 2C
* C&ESTIONARIO* *1* Deducir 0a (ey de Ste2*
*"* (a uti0iaciHn de 0a (ey de Ste2 e2 adecuada ?ara e2ta ?r,ctica Argu7ente 2u re2?ue2ta6 stas importantes características observadas en el e>perimento concuerdan con la #"rmula de 3toEes& dando como resumen los si@uientes supuestos #ísicosA •
.a viscosidad es inversamente proporcional a la velocidad límite)
•
.a velocidad límite es directamente proporcional al di,metro de la bola)
•
.a velocidad límite es directamente proporcional a la densidad de un #luido& para un cierto material BbolaC)
partir de esto se puede deducir $ue la utili!aci"n de la le' de 3toEes si es adecuada para esta pr,ctica)
