VISCOSIDAD DE LIQUIDOS OBJETIVO: •
Determinación de la viscosidad de líquidos puros y su variación con la temperatura
FUNDAMENTO TEORICO: Los líqui líquidos dos present presentan an mucha mayor tendencia al flujo que los gases y, en con consecu secuen enci cia, a, tienen enen coef coefiicien ciente tess de viscosidad mucho mas altos. Los coeficientes de viscosidad de los gases aumentan con la temperatura, en tanto que los de la mayoría de líquidos, disminuyen. Asimismo se ha visto que los los coef coefic icie ient ntes es de visc viscos osid idad ad de gase gasess a presiones moderadas son esencialmente independientes de la presión, pero en el caso de los líquidos el aumento en la presión produce un incremento de viscosidad. Estas diferencias en el comportamiento de gase gasess y líquid uidos provienen de que en los líquidos el factor domina dominante nte para para determ determina inarr la viscosi viscosidad dad en la interacción molecular y no la transferencia de impulso. La mayoría de los métodos métodos empleados empleados para la medición de la viscosidad de los líquidos se asa en las ecuaciones ecuaciones de de !oiseuille o de "to#es. La
ecuación de !oiseuille para el coeficiente de viscosidad de líquidos es$ donde % es el volumen del liquido de viscosidad que fluye en el tiempo t a traves de un tuo capilar de radio r y la longi longitu tudd L ajo ajo una presió presiónn de P dinas dinas por centímetro cuadrado. "e mide el tiempo de flujo de los líquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades de los líquidos, se puede escriir
como$
Las cantidades t1 y t2 se miden mas adecuadamente con un viscosímetro de &st'ald. (na cantidad definida de liquido se introduce en el viscosímetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al ulo ) hasta que el nivel del liquido este sore una marca a. "e deja escurrir el liquido el tiempo necesario para que su nivel descienda hasta una marcab y se mide con un cronometro. El viscosímetro se limpia, luego se a*ade el liquido de referencia y se repite la operación. +on este procedimiento se otienen t1 y t2 y la viscosidad del liquido se calcula con la ecuación anterior. -L(E-+A DE LA /E0!E1A/(1A$ El efecto de la temperatura sore la viscosidad de u liquido es notalemente diferente del efecto sore un gas2 mientras en este ultimo caso el coeficiente aumenta con la temperatura, las viscosidades de los líquidos disminuyen invarialemente de manera marcada al elevarse la temperatura. "e han propuesto numerosas ecuaciones que relacionan viscosidad y temperatura como por ejemplo$ donde A y B son constantes para el liquido dado2 se deduce que el diagrama de log3 4 frente a 56/ seta una línea recta. "e pensó en otro tiempo que la variación de la fluide7 con la temperatura resultaría mas fundamental que la del coeficiente de viscosidad2 pero el uso de una e8presión e8ponencial hace que la opción care7ca de importancia. DE-"DAD$ "e define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad de un cuerpo esta relacionado con su flotailidad, una sustancia flotara sore otra si su densidad es menor. La gravedad especifica o densidad relativa esta definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 9 :+. "e representa la gravedad especifica 3;e4 y tamién se puede calcular utili7ando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua.
!+-&0E/1&$ Es un aparato que se utili7a para determinar las densidades de distintas sustancia. /amién se conoce como frasco de densidades. +onsiste en un peque*o frasco de vidrio de cuello estrecho cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tuo capilar con graduaciones.
MATERIAL Y REACTIVOS
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%iscosimetro de os'ald )a*o termost
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 5. El viscosímetro dee seleccionarse para que tenga un tiempo comprendido entre 5 y 5= minutos con el correspondiente líquido. Específicamente se selecciona un viscosímetro de capilar > ?. Lavar el viscosímetro con sumo cuidado utili7ando detergente y me7cla sulfocromica si fuera necesario. @. 0ediante una pipeta pongan agua en el viscosímetro 9. +olocar el viscosímetro en un a*o de ?: c. B. "uccionar el líquido para hacer suir el ulo superior por encima del primer enrase >. Dejar fluir el líquido y medir el tiempo que demora en pasar entre las marcas de enrase usando un cronometro . 1epetir los mismos pasos a @B y 9B : c
Constante del viscosímetro
0.01098 Pa.s
0,0108 Pa.s
Compuesto
Temperatura
Tiempo Densidad
Viscosidad (cP)
?B: +
,C s
=,C99C c!
@=: +
5,9 s
@B: +
>B, s
?B: +
C,= s
@=: +
5,> s
@B: +
BB,5 s
Agua
Etanol
=,CC g6ml =,>>> g6ml =,>99 g6ml =,CB? g6ml =,CB9 g6ml =,CB55 g6ml
=,BC5 c! =,>BC c! 5,5C?= c! =,>=@ c! =,? c!
CALCULOS Determinar vi!"i#a#:
Vi!"i#a# #e$ a%&a ' e ()(*(+,
VISCOSIDAD DEL AGUA A 25 °C
¿
ɲA = ρa ta ¿ ɲb)
¿ ɲA = ( 0.9889 )( 77.8 )¿ 0.01098) ɲA =0.8448 cp
VISCOSIDAD DEL AGUA A 30°C
¿
ɲA = ρa ta ¿ ɲb)
¿ ɲA = ( 0.9669 )( 71.4 )¿ 0.01098) ɲA =0.7581 cp
VISCOSIDAD DEL AGUA A 35°C
¿
ɲA = ρa ta ¿ ɲb)
ɲA =
¿ (0.9644 )( 65.7 )¿ 0.01098) ɲA =0.6958 cp
Vi!"i#a# #e$ etan"$ VISCOSIDAD DEL ETAOL A 25°C
μa=
ρata μb ρb tb
μa=
( 0.8592 gr /ml ) ( 98.0 seg ) ( 0.0108) (0.9889 gr / ml )( 77.8 seg )
μa=0.01182 pa. s cp = 1.1820 cp 1 pa . s
( 0.01182 pa. s ) x 100
VISCOSIDAD DEL ETAOL A 30°C
μa=
ρata μb ρb tb
μa=
( 0.8574 gr / ml ) ( 71.6 seg ) (0.0108 ) (0.9669 gr / ml )( 71.4 seg )
μa=0.009603 pa. s
( 0.009603 pa . s ) x 100 cp = 0.9603 cp 1 pa. s
VISCOSIDAD DEL ETAOL A 35°C
μa=
ρata μb ρb tb
μa=
( 0.8511 gr / ml ) (55.1 seg ) (0.0108 ) (0.96449 gr / ml )( 65.7 seg )
=0.007992 pa . s
μa
cp =0.7992 c p 1 pa. s
( 0.007992 pa . s ) x 100
PORCENTAJE DE ERROR DATOS TEORICOS
%alor teórico de viscosidad del etanol a diversas temperaturas "("/A-+A a ?: + a @B: + c! 5,=>?5 =,5CB 3+entipoise4
a 9B: + =,>C
%alor teórico de viscosidad del agua a diversas temperaturas "("/A-+A a ?: + a @B: + c! =,CB@ =,@9= 3+entipoise4
a 9B: + =.>@>9
PORCENTAJES DE ERROR +ompuesto
/emperatura
%iscosidad 3c!4 /eórica
%iscosidad 3c!4 !ractica
de Error
?B: +
+p
=,C99C c!
5.>
@=: +
=,@9= c!
=,BC5 c!
@.?C
Agua
@B: + ?B: +
=.>@>9 c! c!
=,>BC c! 5,5C?= c!
.@@ 55,@
@=: + @B: +
c! c!
=,>=@ c! =,? c!
9,BB 9,=>
Etanol
;1A+A DE %"+&"DAD %" /E0!E1A/(1A
;r
DISCUSI-N
En esta e8periencia reali7amos mediciones de tiempo en un viscosímetro de &st'ald que se asa en la ley de !oisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tuo, en función de la diferencia de presiones ajo las que se estalece el despla7amiento es decir que calculamos la viscosidad midiendo su densidad y la ra7ón de tiempos que tarda en fluir de la marca A hasta la marca ) del viscosímetro y todas esas mediciones con respecto al agua. !ara entender cómo se otuvo la viscosidad hay que saer que esta es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, como los líquidos poseen propiedades características, permite que en su estado haya deformación de su estructura por el movimiento lire de las moléculas en el que las mantienen unidas pero que a la ve7 le permiten un movimiento dado, la resistencia a este movimiento lire de sus moléculas 3fricción4 es la viscosidad de cada fluido. En la e8periencia se midió la viscosidad para el Agua 3como referencia4, la acetona y el etanol, a medida que se reali7aa la e8periencia de cada uno a diversas temperaturas not<amos como el tiempo que tardaa el líquido en fluir disminuía, luego se procedió a calcular la viscosidad de cada medición 3se reali7aron @ mediciones en cada tiempo y se otuvo un promedio de tiempos4, oteniéndose para el agua viscosidades de =,C99C c!, =,BC5 c! y =,>BC c! a ?B:+, @=:+ y @B:+ respectivamente, cae resaltar que la medición de viscosidad del agua se otuvo a partir de que nos indica la relación directa de la densidad respecto al tiempo de fluide7 y la constante de viscosidad del aparato utili7ado, esta medición se hi7o para luego tomarla como referencia para las dem
c!, a ?:+, @B:+ y 9B:+ respectivamente y en el etanol 5,5C?= c!, =,>=@ c! y =,? c!. En los tres tipos de mediciones el tiempo otenido aumento y la viscosidad disminuyo a medida que se aumentaa la temperatura, esto se puede oservar f
+&-+L("&-E" •
-uestro primer ojetivo era determinar la viscosidad de diversos líquidos utili7ando el viscosímetro de &s'ald, en el cual determinamos el tiempo que tardaa en fluir un líquido desde una marca A hasta una marca ) del viscosímetro, a través de esto se reali7ó la medición de la viscosidad oteniéndose las siguientes mediciones$ +ompuesto Agua
Acetona
Etanol
•
/emperatura
%iscosidad 3c!4
?: + @B: + 9B: + ?: + @B: + 9B: + ?: + @B: + 9B: +
=,C99C c! =,BC5 c! =,>BC c! =.@B=9 c! =,@??= c! =,?> c! 5,5C?= c! =,>=@ c! =,? c!
El segundo ojetivo era relacionar algunas propiedades de líquidos con la viscosidad en donde la propiedad que relacionamos fue el movimiento de las moléculas de un líquido en relación a su temperatura como vemos en esta gr
De forma que podemos concluir que la viscosidad de un líquido es inversamente proporcional a su temperatura.
))L&;1AGA
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Liquido. 3s.f4.Hi#ipedia. 1ecuperado el ?B de septiemre de ?=5?, de http$66es.'i#ipedia.org6'i#i6L+@ADquido !ropiedades de los líquidos. Iuímica general. .1ecuperado el ?B de septiemre de ?=5?, de http$66corinto.pucp.edu.pe6quimicageneral6contenido6B9JpropiedadesJdeJ losJliquidos ;
