Laboratorio Tensión Superficial - Mecánica de Fluidos

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N I V E R S I D A D R I C A R D O P A L M A FACULTAD DE INGENIERÍA - ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL LAB ORATORIO DE INGENIERÍA INGENIERÍA HIDRAULICA

MECANICA DE FLUIDOS

CUADERNO DE LABORATORIO Nº 02 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS:

TENSIÓN SUPERFICIAL

La tensión superficial ....................................................................................................... ...................................................................................................... 2

1. 2. 3. 4. 5. 6. 6.1. 6.2. 6.3.

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA............................ ............................. ........................ 2 RECURSOS DEL LABORATORIO........................... .............................. .................. 2 PROCEDIMIENTO ............................................................................................... 2 GRÁFICOS ......................................................................................................... 3 CONCLUSIONES............................ ............................. .............................. .......... 3 AN ANEXOS: ........................................................................................................... 3 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................................... 4 DETERMINACIÓN DE ERRORES............................. .............................. ............. 4 EJEMPLO DE GRAFICO TENSIÓN SUPERFICIAL VS TEMPERATURA ...................... 5

Gráfico: Gota de agua, se muestra la curiosa superficie de tensión superficial que se deprime por el peso de la gota que rebota sobre la superficie

Propiedad intelectual: Ing César González Linares, Ing. Carla Insúa Sharps. 2011

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LA TENSIÓN SUPERFICIAL Esta propiedad de los líquidos se manifiesta sobre las proximidades de la superficie libre, se presenta como una membrana elástica estirada sometida a tensión, con fuerte cohesión inter molecular que admite pequeños esfuerzos. ⎛ F ⎞ La magnitud de esta propiedad, se expresa como fuerza por longitud ⎜ ⎟ ; se ⎝ L ⎠ denomina: tensión superficial ( σ ) y tiene por unidades al (N / m), también se le conoce como energía superficial 1. La tensión superficial se manifiesta en la mecánica de los fluidos en la formación de las gotas, burbujas y el ascenso capilar; en la formación de trenzas y tubos de corriente. Producen la alteración en la lectura de la carga en tubos piezométricos y sobre vertederos de pantalla delgada. Tiene que ver con la formación de vórtices, incorporación de aire en corrientes y otros.

1.

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA Obtención la relación experimental y grafica de la tensión superficial vs la temperatura del agua.

2.

RECURSOS DEL LABORATORIO Enumere los equipos utilizados en la práctica: 1. Balanza electrónica, marca ………….., serie ………., modelo………… 2. Gotero de mmde diámetro 3. .. 4. .

3.

PROCEDIMIENTO

Con el gotero de diámetro (D), producir 10 gotas de agua a una misma temperatura.

1

Çengel.Cimbala. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. NY,2006.


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Con la balanza electrónica pesar las gotas y obtener el peso medio de una gota (G). El peso medio de la gota (G) multiplicado por g, proporciona la fuerza F; con la definición de la tensión superficial (σ ) , obtenemos el valor de la misma. σ

=

F L

=

F D π

donde, L es la longitud del orificio del gotero.

Repetir el procedimiento cambiando la temperatura del agua cinco veces En la tabla adjunta coloque los cinco datos experimentales de la tensión superficial y considerando a estos como verdaderos, determine el error que se comete al utilizar tablas o gráficos. Tabla 1. Datos del laboratorio de tensión superficial DATOS EXPERIMENTALES DE TENSIÓN SUPERFICIAL Datos Nº T ºC G gota grs δ grs / cm δ Kg / m δ N / m 1 2 3 4 5

4.

GRÁFICOS Los datos consignados en las columnas 2 y 6 de la Tabla 1. llévelos a un grafico: tensión superficial vs la temperatura, en forma similar al del anexo 2. Determine el error relativo porcentual aproximado de la tensión superficial respecto al logrado con el uso de las tablas. (considere como verdaderos los datos experimentales) 3. Encuentre la desviación estándar 1.

5.

CONCLUSIONES Comente la relación de la tensión superficial del agua con el cambio de la temperatura. Analice el error encontrado y la desviación de la tensión superficial Mencione la ecuación de la relación experimental tensión superficial vs. La temperatura del agua. Que indica la regresión R2 de los datos experimentales encontrados.

6.

ANEXOS:


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N I V E R S I D A D R I C A R D O P A L M A FACULTAD DE INGENIERÍA - ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL LAB ORATORIO DE INGENIERÍA HIDRAULICA Tabla 2 Propiedades mecánicas del agua a presión atmosféric a E Becerril, Hidro mecánica, pág 25

Propiedades mecanicas del agua Temperatura

0

5 10 15 20 25

30 35 40 45 50

55 60 65 70 75

80 85 90 95 100

Viscosidad cinemática m2/s x 10E-06

Tensión Viscosidad Tensión superficial N/m dinámica en superficial x 10E-03 SI experimental

1.7921 1.5188 1.3077 1.1404 1.005 0.8937 0.8007 0.7225 0.656 0.5988 0.5494 0.5064 0.4688 0.4355 0.4061 0.3799 0.3565 0.3355 0.3165 0.2994 0.2838

75.6 74.9 74.22 73.49 72.75 71.97 71.18 70.37 69.56 68.73 67.91 67.04 66.18 65.29 64.4 63.5 62.6 61.67 60.75 59.82 58.9

6.1. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Shames I. H., Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. 1995. pág 10 – 16 2... 3.… 4.…

6.2. DETERMINACIÓN DE ERRORES El error aproximado (e ) se define como: la diferencia entre la aproximación previa y la aproximación actual e = x +1 − x El error relativo fraccionario aproximado e = ( x +1 − x ) / x +1 Error relativo porcentual aproximado ⎡ x +1 − x ⎤ e = ⎢ ⎥ *100 x +1 ⎣ ⎦ a

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Ilustraci ón 1.- Influencia de la tensió n superfic ial en la form ación trenzas y tubos de corriente, en una lámina v ertiente (foto en alta velo cidad 1/6000 Cortesía. C González).

6.3. EJEMPLO DE GRAFICO TENSIÓN SUPERFICIAL VS TEMPERATURA

Figure 1 Realizado en Matlab con datos de los laboratorios de ciclos anteriores en el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Ricardo Palma.


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