VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS
2015
VISCOSIDAD DE LIQUIDOS OBJETIVO
- Adquirir destreza en la medición de la viscosidad de líquidos usando el viscosímetro de Ostwald.
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Observar el efecto de la temperatura sobre la viscosidad del agua
FUNDAMENTO TEORICO La viscosidad es lo contrario de la fluidez, generalmente se define como resistencia al flujo. Los líquidos ( tambi!n los gases" pueden fluir, es decir desplazarse una porción respecto a otra .Las fuerzas de co#esión entre mol!culas originan una resistencia interna a este desplazamiento relativo denominado viscosidad. $e llama llama viscosida viscosidad d o frotamie frotamiento nto interno interno a la resisten resistencia cia e%perime e%perimentad ntada a por una porción de un líquido cuando se desliza sobre otra como consecuencia del rozamiento molecular. Las Las viscos viscosida idades des de los líquid líquidos os se mide miden n com&n com&nme mente nte con con el viscos viscosíme ímetro tro de Ostwald, o para líquidos m's viscosos con el viscosímetro de esfera .La unidad de visco viscosid sidad ad es el poise poise (g.c (g.cm) m).s .s *", *", es el m's m's favor favorabl able e para para deter determin minar ar la viscosida viscosidad d de un líquido líquido por comparac comparación ión con otro liquido liquido cua viscosidad viscosidad a es conocida en condiciones e%perimentales id!nticas.
METODO DEL VISCOSÍMETRO DE OSTWALD OSTWALD +ste m!todo consiste en medir el tiempo que tarda en fluir por el capilar , el líquido contenido entre las marcas -a -b. La viscosidad relativa de una sustancia medida en el visco viscosím símetr etro o de Ostwa Ostwald ld es con respect respecto o al agua agua a la temperatura del e%perimento. /ara determinar la viscosidad relativa de un líquido a una cierta temperatura, se debe deter determin minar ar el tiempo tiempo de flujo flujo de un volume volumen n dado dado de líquido el tiempo que tarda en fluir el mismo volumen de agua a igual temperatura, en el mismo viscosímetro. La pres presió ión n / no es la mism misma, a, depe depend nde e de la pres presió ión n #idr #idrost ost'ti 'tica ca del del líquid líquido, o, la cual cual para para altur alturas as id!nti id!nticas cas depe depend nde e &nica &nicame mente nte de sus densi densida dades des.. onoci onocida da la viscosidad relativa se debe multiplicar por la viscosidad del líquido de referencia o tipo(agua para los líquidos".
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VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS TABLA DE DATOS Tabla de datos de la densidad del agua r especto a su temperatura
Tabla de datos de la viscosidad del agua respecto a su temperatura
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CALCULOS Y RESULTADOS Viscosímetro de Ostwald
a) Determinar el radio capilar 4
πr t∆P µ= 8 LV 4
µ=
π r t ( ρgL ) 8 LV 4
π r tρg µ= 8 V si0 1agua a 234 5 6.666782 9g:(m.s"
πr
4
6.666782 5
( 28)( 996.59 )( 9.8 ) 8 ( 0.0195 )
;capilar 5 <.82 mm b) A partir de la siguiente ecuación determine las viscosidades a distintas temperaturas µ
/ µ
1
= (t 1 ρ 1 )/ (t 2 ρ 2 )
2
/rimero para el agua (todo c'lculo se #ar' en referencia al de 23 4 " •
µ µ
•
µ
µ •
µ µ
•
µ
µ
2<4c
:6.666782 5 (<6.6=>??3.@2": (27>
[email protected]?"
2<4c
56.666?8 g:(m.s"
<24c
:6.666782 5 (28.=8>??8.6?": (27>
[email protected]?"
<24c
56.66633< g:(m.s"
<34c
:6.666782 5 (2=.2>??<.<3": (27>
[email protected]?"
<34c
56.6663<= g:(m.s"
=24c
:6.666782 5 (2<.6<>??.=@": (27>
[email protected]?"
=24c
56.666@?3 g:(m.s"
c) Proponga una ecuación para la viscosidad del agua y compare los resultados con los valores de tablas
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Viscosidad 0 f(x) = 0.06 exp( -0.01 x )
0
0 Viscosidad Exponential (Viscosidad) Viscosidad("#$(m%s!! 0
Exponential (Viscosidad)
0 0 295
300
305
310
315
320
Temperatura (º!
d" Determine el porcentaje de error relativo B error relativo 5 ( µ
) µ
teorico
": µ
e%perimental
teorico
B µ
2<4c
B µ
<24c
5 (6.6663@8)6.66633<":6.6663@8 5 ).6=B
B µ
<34c
5 (6.666@?2)6.6663<=":6.666@?2 5 )@.6@B
B µ
=24c
5 (6.666@2?)6.666@?3":6.666@2? 5 )6.7B
5 (6.666?<<)6.666?8":6.666?<< 5 .?
omentario0 A medida que se va incrementando la temperatura tambi!n se incrementa el error, que puede ser ocasionado tal vez influenciado por las medidas tomadas del tiempo o por las pocas repeticiones de esa e%periencia. e) Calcule la viscosidad del etanol
π ( 3.52∗1 0
−3
1etanol a 2=4 5
4
) (54.62 )( 800 )( 9.8 ) (
8 0.019
)
1etanol a 2=4 5 6.666
!"u# otros viscos$metros conoce usted% &'pliue el principio de manejo para determinar la viscosidad de un l$uido
Viscosímetro de cilindros coaxiales
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onsideremos el movimiento de un fluido entre dos cilindros coa%iales tal como se indica en la figura. $ea a el radio del cilindro interior b el del cilindro e%terior. $ean w a la velocidad angular de rotación del cilindro interior w b la velocidad angular del e%terior.
+n este caso, la capa de fluido considerada es de forma cilíndrica de espesor dr . La velocidad angular w varía con la distancia radial r . +l gradiente de velocidad se e%presa en coordenadas cilíndricas. +ntonces0
+l 'rea A de una superficie lateral de un cilindro de radio r altura L es 2p rL. Ceniendo en cuenta que, la magnitud relevante en la din'mica de rotación es el momento no la fuerza. +l momento M de la fuerza F respecto del eje de rotación es M=Fr .
omo el movimiento de fluido es estacionario, M debe de ser independiente de r , esto significa que
M 5 2DLη·c 1
Eonde c 1 es una constante a determinar. Fntegrando
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Las constantes c 1 c 2 se determinan sabiendo que las velocidades del fluido en las superficies interior e%terior de los cilindros coa%iales son respectivamente
•
/ara r=a, w =w a
•
/ara r=b, w =w b.
el momento respecto del eje de rotación es
es proporcional a la velocidad angular relativa de los cilindros.
Viscosímetro de stormer +l cilindro e%terior permanece estacionario se aplica un momento constante al cilindro giratorio e%terno, por medio de un dispositivo de pesas poleas. $e toma una medición del tiempo necesario para que se produzca cierto n&mero definido de revoluciones en el cilindro interno. A veces, se sumerge en el fluido un disco plano #orizontal o una taza de fondo abierto circular, o bien, una #orqueta, en lugar de un cilindro circular interno. $e define la constante del viscosímetro como0
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Viscosímetro de bolas $to9es estudió el flujo de un fluido alrededor de una esfera para valores del n&mero de ;enolds mu pequeGos (inferiores a uno". $to9es encontró que el empuje o fuerza ejercida sobre la esfera por el flujo del fluido alrededor de ella, vale0
Eonde0 ;0 fuerza viscosa resistente E0 di'metro H0 velocidad límite de la bola en el fluido. 10 viscosidad din'mica
DI&CU&ION DE RE&U'TADO& +l error relativo se incrementa con la temperatura debido a lo impreciso que es tomar los tiempos manualmente, puesto que a medida que se aumenta la temperatura un segundo da un gran error usando la ecuación de la guía que división de tiempos el error aumenta a&n m's. /ara decidir la ecuación de la viscosidad respecto a la temperatura en primera instancia se vio la precisión de la ecuación polinómica pero para ciertos tramos se incrementaba disminuía la viscosidad lo cual no es idóneo, porque solo va tender a disminuir a medida que aumentemos la temperatura, por lo cual se decidió emplear la e%ponencial.
OB&ERVACIONE& •
/udimos observar que el tiempo que demoro el agua en ir desde -a #asta -b
•
fue m's r'pido que el tiempo que demoro el etanol. /udimos observar que conforme aument'bamos la temperatura los tiempos que demoraba el agua en ir desde -a #asta -b iban disminuendo.
CONC'U&IONE&
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A medida que aumentamos la temperatura del agua, la viscosidad disminue esto se aprecia debido a que el tiempo densidad para dic#a temperatura tambi!n disminuen, +l comportamiento, en el caso del agua, de la viscosidad respecto a la temperatura tiende a ser de una e%ponencial La e%actitud del viscosímetro de ostwald tiende a ser maor a bajas temperaturas que a las altas.
RECOMENDACIONE&
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Cratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el viscosímetro Ostwald, para la determinación de las viscosidades de las diversas soluciones que se van a estudiar. $e deben tomar los tiempos de manera e%acta cuando el líquido que se estudia pasa de un punto A a un punto I en el viscosímetro. Los materiales que se utilizan para las diversas mediciones se deben lavar secar por completo
A()NDICE
El viscosímetro Sa!olt" La facilidad con que un fluido flue a trav!s de un orificio de di'metro pequeGo es una indicación de su viscosidad, este es el principio por el cual est' basado el viscosímetro universal. La muestra del fluido se coloca en el aparato despu!s de que se establece el flujo se mide el tiempo requerido para colectar @6 ml. de fluido. +l tiempo resultante se reparta como la velocidad del fluido en segundos universales de $abolt.
Viscosímetro #e caí#a li!re onsiste en varios tubos llenos con líquido -estandares de viscosidades conocidas con una esfera de acero en cada tubo. +l tiempo necesario para que la esfera recorra la longitud total del tubo depende de la viscosidad del líquido. $i se coloca la muestra en un tubo an'logo es posible apro%imar el valor de la viscosidad por comparación con los otros tubos.
ViscoCloc$ +ste es el modelo de precio económico perfecto para introducirse al campo de mediciones
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autom'ticas de viscosidad, las mediciones con cronometro una persona con ojo entrenado es por esto cosa del pasado. Hiscoloc9 es una medidor electrónico usado para determinar la viscosidad absoluta relativa, para maor información del producto cont'ctenos un especialista los asesorar'.
BIB'IO*RAF+A Viscosidad de los líquidos. ecupe!ado de" #ttp"$$%%%.&eocities.%s$todolost!a'a(ossallo$)co12.pdf
*ensidad del a&ua. ecupe!ado de" #ttp"$$%%%.fullqui+ica.co+$2012$0,$densidad-del-a&ua.#t+l nst!u+entos de +edicin de /iscosidad conocidos. ecupe!ado de" #ttp"$$%%%.'uenasta!eas.co+$ensaos$nt!u+entos-*e-edicion-*eViscosidad-onocidos$,,6163.#t+l a'la de /iscosidades. ecupe!ado de " #ttp"$$%%%.acade+ia.edu$4129909$Viscosidad5din371+ica5del5a&ua5l 37*quida5a5/a!ias5te+pe!atu!as
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