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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FISICOQUIMICA Y OPERACIONES UNITARIAS

Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas

INICIO

Armar el equipo de Oswald

Anotar el número del viscosímetro

Fijar el viscosímetro con las pinzas

El líquido debe estar en la arte más ancha del tubo superior

Anotar el tiempo que demora en pasar el nivel de líquidos

Absorber con la bombilla desde el otro ramal

Añadir con una pipeta una cantidad específica de la muestra

Repetir el mismo procedimiento para 20, 25, 30, 35 y 40C°

Anotar los datos recopilados

FIN

Datos de Referencia

Hasta que el depósito se halla en la parte más ancha




Nombre Fluido Agua

Propanol

Temperatura (ºC) 20 30 40 50 20 30 40 50

Densidad Viscosidad (gr/cm3) Cinemática 0.998 1.002 0.996 0.802 0.992 0.662 0.988 0.555 0.804 0.795 0.786 0.777

Datos Obtenidos experimentalmente Temperatura (ºC) 25 35 45 55 65

Tiempo Agua(s) 5.89 5.66 5.17 4.77 4.29

Temperatura (ºC) 25ºC 30ºC 35ºC 37ºC

Tiempo Desconocido(s) 5.07 4.46 4.20 3.55

Para el Agua Graficando la temperatura (kelvin) vs el tiempo (segundos) obtenemos:

Temperatura vs Tiempo (AGUA) 7 6 ) 5 S ( O4 P M3 E I T

y = -0.0409x + 18.162 R² = 0.9887

2 1 0 290

300

310

320

330

340

TEMPERATURA (KELVIN)

Como el valor de R2 se aproxima bastante a 1, usaremos esa aproximación para calcular los valores del tiempo para las siguientes temperaturas: “20”,”30”,”40” y “50”.




Temperatura (ºC) 20 30 40 50 

Temperatura (K) 293 303 313 323

Tiempo Agua 6.18 5.77 5.36 4.95

Para el Propanol

Graficando la temperatura (kelvin) vs el tiempo (segundos) obtenemos:

Temperatura vs Tiempo (PROPANOL) 6 5 ) 4 S ( O P 3 M E I T

y = -0.1123x + 38.536 R² = 0.9194

2 1 0 296

298

300

302

304

306

308

310

312

TEMPERATURA (KELVIN)

Como el valor de R se aproxima bastante a 1, usaremos esa aproximación para calcular los valores del tiempo para las siguientes temperaturas: “20”,”30”,”40” y “50”. Temperatura (ºC)

Temperatura (K)

20 30 40 50

293 303 313 323

Tiempo Propanol 5.63 4.51 3.39 2.26

Nota: a 40ºC y 50ºC el propanol ya no se encuentra como líquido sino que se encuentra como gas

Cálculos /Gráficos a) Calcule la viscosidad dinámica (centipoise) del agua a las temperaturas de la tabla Viscosidad Cinética Se denomina así porque la fuerza no está involucrada en las dimensiones, quedando únicamente la longitud y el tiempo, como en cinemática.






A 20°C  = 1.0020.998  = 0.999996 



A 30°C  = 0.8020.996  = 0.7987792 



A 40°C  = 0.6620.992  = 0.656704 



A 50°C  = 0.5550.988  = 0.54834 

Nombre Fluido

Temperatura (ºC)

Agua

20 30 40 50

Densidad Viscosidad (gr/cm3) Cinemática 0.998 0.996 0.992 0.988

1.002 0.802 0.662 0.555

Viscosidad Dinámica (Viscosidad Cinemática x Densidad) 0.999996 0.798792 0.656704 0.54834

a) Calcula según sus resultados la viscosidad dinámica μ (centipoise) del propanol a las temperaturas del experimento




La viscosidad dinámica del propanol a las temperaturas trabajadas se calculará usando la ley de Hagen-Poiseuille la cual indica la siguiente relación:  

=

   

Donde: :  á (:

 100

)

 :  (  )  :     í    2 

Despejando de la ecuación, la viscosidad dinámica del propanol queda dada por:  =  

   

Remplazando los valores de la tabla: °  = 0.999 

° 

5.63  0.804 6.18  0.998

°  = 0.7331 4.51  0.795 = 0.799  5.77  0.996 °  = 0.4984

°  = 0.657 

° 

3.39  0.786 5.36  0.992

°  = 0.3292 2.26  0.777 = 0.548  4.95 0.988 °  = 0.1967

b) Grafique la dependencia de la viscosidad μ del agua con la temperatura (K)




Nombre Fluido

Temperatura (ºC)

Temperatura (K)

Viscosidad Dinámica (Redondeado)

Agua

20 30 40 50

293 303 313 323

0.999 0.799 0.657 0.548

Temperatura(K) VS Viscosidad (Agua) 1.200 1.000 D0.800 A D I S 0.600 O C S I V 0.400

y = -0.0149x + 5.3524 R² = 0.9812

0.200 0.000 290

295

300

305

310

315

TEMPERATURA (K)

320observa 325 Se que la recta ajusta muy bien los puntos por la cercanía del R 2 a 1

c) Grafique la dependencia experimental de la viscosidad μ (cpoises) del propanol con la temperatura (Kelvin) Nombre Fluido

Propanol

Temperatura Temperatura (ºC) (K) 20 30 40 50

293 303 313 323

Viscosidad Dinámica (Redondeado) 0.733 0.498 0.329 0.197




Temperatura(K) VS Viscosidad (Propanol) Se observa que la

0.800

recta ajusta muy bien los puntos por la cercanía del R2 a 1

0.700 0.600 D0.500 A D I S 0.400 O C S I 0.300 V

0.200 y = -0.0178x + 5.9124 R² = 0.9832

0.100 0.000 290

295

300

305

310

315

320

325

TEMPERATURA (K)

4. CUESTIONARIO C) Deduzca la ecuación de Hagen-Poiseuille (flujo laminar) Para un fluido que escurre por un tubo que tiene una superficie trnasversal A , una viscosidad , una velocidad de flujo V y una distancia a recorrer d, se define la fuerza viscosa como :

Donde la viscosidad se mide en

Como además:




De donde: F=, Sustituyendo:

+C

Si r=R , entonces la velocidad v del flujo es cero, esto es v=0, entonces:

De donde :

Por lo tanto:




, ecuación de Distribución de

Velocidades del fluido en una tubería, la expresión

indica un paraboloide.

Por otro lado, La velocidad será máxima cuando r=0

Como además la velocidad media está dada por:

dQ=

dr



Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas Sustituyendo: dQ=

dr

dQ=

dr

dQ=

dr

Q=

Q= Q= Q= Q=

Como además:

La Ley de Hagen-Poiseuille establece que: “El volumen total del flujo por unidad de tiempo de un fluido a través de un conducto de largo L y radio R, está dada por: V t



R

4

(  1   2 ) 8 L




Donde η es el coeficiente de viscosidad del fluido.

5. CONCLUSIONES -

Comprobamos la eficacia del viscosímetro de Ostwalt con respecto a las mediciones de viscosidades de los líquidos. Del análisis realizado se concluye que el tiempo empleado en este proceso disminuye a medida que aumenta la temperatura. Se comprueba que la relación que existe entre la temperatura y a viscosidad de los líquidos es que esta decrece al aumentar la temperatura. En base a los tiempos obtenidos en el desplazamiento de ambos líquidos concluimos que la viscosidad dinámica del propanol es mayor que la del agua, con lo que podemos afirmar que la fuerza de fricción entre las capas del propanol es mayor a la que se encuentra en las capas del agua.

6. RECOMENDACIONES -

-

Se debe verificar que el viscosímetro de Ostwalt esté completamente seco para que no afecte en las mediciones. En este laboratorio el viscosímetro fue de tamaño pequeño, por ello las mediciones fueron de segundos. Tomar en cuenta el tamaño del viscosímetro para el análisis. Estar enfocado y concentrado al momento de realizar la medida tiempo que emplea el líquido en cruzar las dos marcas; ya que las cantidades obtenidas son muy pequeñas y pueden afectar el análisis. Verificar que no se formen burbujas dentro del viscosímetro para realizar la medición. Realizar el análisis para diferencias de temperaturas no muy altas ya que se observó que el propanol ebullía a menos de 45°C

7. BIBLIOGRAFIA  

http://www.ugr.es/~museojtg/instrumento44/ficha_fundamentos2.htm http://www.byk.com/fileadmin/byk/support/instruments/theory/physicalproperties/es/Intro_Viscosidad.pdf



Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas  

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/viscosidad/viscosidad.html https://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad

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