PRACTICA Nº 2 DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD EN LA MIEL EN DIFERENTES TEMPERATURAS
PRESENTADO POR: Frella nieto David Londoño Saidy Yinet Tovar
PROFESOR: Jorge Luis Toro
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA FISICOQUÍMICA I ARMENIA, QUINDÍO 2013
RESUMEN La práctica de viscosidad es muy importante en el sentido industrial debido a que esta se fundamenta mucho m ucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque porq ue tal compuesto es espeso, en esta sección de laboratorio de fisicoquímica I se lleva a cabo la determinación de la viscosidad de la miel a diferentes temperaturas y escalas en el viscosímetro. viscosímetr o. Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como como la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un líquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante r esultante del movimiento m ovimiento de una capa de fluido con co n respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas. El poder estudiar la viscosidad de una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varía con respecto a la temperatura, si es más viscoso o menos viscoso.
OBJETIVOS
Analizar como varia la viscosidad de la miel a diferentes grados de temperatura. Reconocer y manejar el viscosímetro viscosímetr o como instrumento de medición de fluidos. Identificar o evaluar bajo qué condiciones aumenta o disminuye la viscosidad de una sustancia.
INTRODUCCIÓN Un viscosímetro es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de un coeficiente de viscosidad. En 1884 Poiseuille mejoró la técnica estudiando el movimiento de líquidos en tuberías. La viscosidad es la propiedad más importante de los fluidos, y por tanto esta requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de fluidos. Esta es la resistencia que ejercen los fluidos al ser deformado cuando este se aplica un mínimo de esfuerzo cortante. La Viscosidad de un fluido depende de su temperatura. Es por eso que en los líquidos a mayor temperatura la viscosidad disminuye mientras que en los gases sucede todo lo contrario lo contrario. Existen diferentes formas de expresar la viscosidad de un fluido, pero las más importantes son las siguientes: viscosidad absoluta o dinámica, cinemática, Saybol, Redwoor.
MARCO TEÓRICO La viscosidad es una propiedad de los fluidos cuyo estudio es de vital importancia para el transporte de masa, constituye uno de los parámetros más habituales en los protocolos de caracterización y control de calidad de líquidos. [Takeda,2006] La viscosidad es la propiedad física que caracteriza la resistencia a fluir que presenta un fluido, cuanto mayor sea esta más lentamente fluirá el líquido. Es proporcional a la facilidad con que las moléculas individuales pueden moverse unas respecto a otras, por lo
que en los líquidos tiende a disminuir con un aumento en la temperatura y a aumentar con la masa molar en una serie de compuestos emparentados. [Byron, 1964].
Medidas de la viscosidad: La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad: Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como η o μ. En unidades en el SI: [µ] = [Pa·s] = [kg·m-1·s-1] ; otras unidades:1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa·s] = [10-1 kg·s1·m-1]
MATERIALES Y REACTIVOS
Beaker 500 mL. Agitador Termómetro Miel Viscosímetro Estufa eléctrica
METODOLOGÍA En un beaker de 500 ml agregar aproximadamente 300 ml de miel. Medir la viscosidad, y el porcentaje de la miel a temperatura ambiente, con la ayuda del viscosímetro. Medir la viscosidad, y el porcentaje de la miel a diferentes Temperaturas, con la ayuda del viscosímetro.
CUESTIONARIO 1. ¿Qué es viscosidad? Es la resistencia a fluir de los líquidos, realmente es un efecto de fricción debido al desplazamiento de las capas del líquido de unas sobre otras. El coeficiente de viscosidad se define como la fuerza requerida por unidad de área para mantener una diferencia de velocidad unidad entre las láminas paralelas del fluido separadas por una distancia de un centímetro. Los líquidos que tienen coeficientes de viscosidad bajos se dice que son móviles ya que fluyen fácilmente, cuando la viscosidad es elevada el líquido es viscoso. El reciproco del coeficiente de viscosidad de denomina fluidez y viene a ser la medida de la facilidad en que un líquido puede fluir. El coeficiente de viscosidad se expresa en dinas seg cm-2
2. ¿Que son fluidos newtonianos? Es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal. Fue denominado por Isaac Newton desde que lo describiera como flujo viscoso. En este tipo de fluido la viscosidad puede considerarse constante en el tiempo y sólo depende de la temperatura.
Un fluido newtoniano, también llamado fluido verdadero es aquel que, sometido a un esfuerzo tangencial o constante, se deforma con una velocidad que es proporcional directamente al esfuerzo aplicado. Dicho de otra forma: se aplica un esfuerzo tangencial a un fluido newtoniano, este se pondrá en movimiento sin importar cuán pequeño sea el esfuerzo tangencial y se genera una cierta distribución de velocidad en el fluido. Este esfuerzo tangencial y el gradiente de velocidad que se produce directamente proporcional, a la constante de proporción se le define como viscosidad.
3. ¿Que son fluidos no newtonianos? Los fluidos en los cuales el esfuerzo de corte no es directamente proporcional a la relación de deformación son no newtonianos. Estrictamente hablando la definición de un fluido es válida solo para materiales que tienen un esfuerzo de deformación cero. Por lo común, los fluidos no newtonianos se clasifican con respecto a su comportamiento en el tiempo, es decir, pueden ser dependientes del tiempo o independientes del mismo.
4. Como afecta µ en los los siguientes siguientes factores. Temperatura: La viscosidad de los líquidos disminuyen invariablemente al elevar la temperatura, ya que sus moléculas a temperaturas altas poseen mayor energía cinética, el líquido puede fluir más fácilmente. El efecto predominante de la temperatura es la por consiguiente reducir el número de colisiones. Se han propuesto numerosas ecuaciones que realizan viscosidad y temperatura pero por razones teóricas se ha preferido los del tipo exponencial, deducida por primera vez por Arrhenius (1912).
5. ¿Qué es viscosidad cinemática? La viscosidad del fluido dividida por su densidad y con este fin se divide v, que se define como viscosidad cinemática (v = cm 2/seg).
La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido que está siendo deformada por cualquiera de esfuerzo cortante o tensión extensional. La viscosidad cinemática se define como la viscosidad absoluta de un fluido dividido por su densidad. (V = m / p).
6. Mencione otros dos tipos de viscosímetros. viscosímetros. Viscosímetros de cilindros coaxiales: Este tipo de viscosímetros consta de dos cilindros, uno interno y otro externo. Lo que permiten los viscosímetros de cilindros coaxiales es realizar la medida de la viscosidad absoluta de un fluido. Por lo regular se utiliza en aplicaciones donde se tiene que medir el nivel de viscosidad de productos como pinturas, productos alimenticios, suspensiones, entre otros.
Viscosímetros análogos: Los viscosímetros análogos se forman con un disco o un cilindro que se encuentra suspendido y gira por la acción de un motor sincrónico. La lectura de la medida del nivel de viscosidad se expresa por una serie de medidas grabadas en el disco o en el cilindro que se utilice. Este tipo de viscosímetros suele ser utilizado en la industria alimenticia, farmacéutica y en la medición de viscosidad de pinturas y grasas.
RESULTADOS Temperatura °K 299.35 304.15 309.15 312.15 317.15
mPa.s 5500 4163,0 1150,0 1980,0 1180,0
1/T 0,00334057 0,00328785 0,00323468 0,00320359 0,00315308
Tabla N°1: Viscosidad de la miel con variación de temperatura.
Viscosidad en función de la temperatura 8000 7000
y = 3E-13e 11078x R² = 0.9285
6000
) s . 5000 a P 4000 m (
3000
μ
2000 1000 0 0.00315
0.0032
0.00325
0.0033
0.00335
Temperatura °K
GRAFICA 1:
Viscosidad en función de la temperatura
0.0034
Viscosidad en función de la temperatura 6000 5000 ) 4000 s . a P 3000 m (
2000
μ
1000 0 0.00315
0.0032
0.00325
0.0033
0.00335
0.0034
Temperatura °K
GRAFICA 2: Viscosidad Viscosidad
en función de la temperatura corregida.
A y
son constantes experimentales.
Linealizando la función se obtiene:
Logaritmo µ y el inverso de T
1/T 0,00334057 0,00328785 0,00323468 0,00320359 0,00315308
Ln μ 8,612503 8,333991 7,615840 7,590852 7,073269
Logaritmo µ y el inverso de T fico 10 8
μ n L
y = 8388.7x - 19.367 R² = 0.9698
6 4
Series1
2
Linear (Series1)
0 0.003 0.0031 1 0.003 0.00315 15 0.003 0.0032 2 0.003 0.00325 25 0.0033 0.0033 0.003 0.00335 35 1/T
Para hallar el punto de corte corte decimos que y = 0
Al tener una ecuación de la forma ; decimos que la pendiente es:
CONCLUSIONES Este fluido es no newtoniano porque la relación entre la viscosidad y el inverso de la temperatura es exponencial, observado en las gráficas. Entre menos calidad tenga la miel, la pureza es más baja y se obtiene un menor µ por el efecto de la temperatura.
BIBLIOGRAFÍA http://www.widman.biz/Seleccion/viscosidad.html http://www.ecured.cu/index.php/Viscosidad
