UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)
FACULT ACULTAD DE CIENCIAS CIENC IAS BIOLÓICAS BIOLÓIC AS E!A!P CIENCIAS BIOLÓICAS
Práctica Nº 04: Viscosidad de l!"idos
CURSO"
Fisi#$%&'i#a!
INTEGRANTES"
FECHA"
* de n$vie+re del -.
LIMA / PER0
1.RESUMEN
La 1nalidad del si2&ien3e in4$re es a5render la de3erina#i6n de la vis#$sidad de l'%&id$s 7 s& 5$si+le &s$ en la ind&s3ria, en es3e #as$ se 3ra+a86 #$n el del 5r$5an$l a , 9 7 : 2rad$s 7 #$$ re4eren#ia, el a2&a des3ilada; de i2&al anera se &3ili<6 el vis#$s'e3r$ de Os=ald 5ara la de3erina#i6n de l$s 3ie5$s de a+$s l'%&id$s! Es as' #$$ 5$de$s #$n#l&ir %&e la 3e5era3&ra es &n 4a#3$r %&e a4e#3a la vis#$sidad, ien3ras la 3e5era3&ra a&en3a, la vis#$sidad de &n l'%&id$ disin&7e, es3$ se #&5le en el #as$ de &n l'%&id$!
2. INTRODUCCIÓN De3erinar la vis#$sidad es esen#ial en 3$das las ind&s3rias, a&n%&e 5are<#a en &n 5rin#i5i$ &n 5ar>e3r$ de n$ &#?a i5$r3an#ia en la 4a+ri#a#i6n de @&id$s #$$ a#ei3e, 5in3&ra, 5as3as, #reas, en3re $3r$s, realen3e es i5$r3an3e sa+er %&e a 5ar3ir de la vis#$sidad, 5$de$s #$n$#er el #$5$r3aien3$ de &n 5r$d$ en s& 5r$#es$ de 4a+ri#a#i6n, i5$r3an3e en la ind&s3ria 5ara el #$n3r$l del 5r$#es$ 7 5$r 3an3$ de#isiv$ 5ara #$nse2&ir la e8$r #alidad del 5r$d$! A%&ell$ n$s 5eri3e de3e#3ar de la e8$r anera al2&n$s #a+i$s en el 5r$d$ #$$ el #$l$r, densidad, es3a+ilidad, #$n3enid$ de s6lid$s 7 5es$ $le#&lar de+id$ a %&e es3> de3erinad$ 5$r le7es 4'si#as 7 %&'i#as! En 1n, el #$n$#iien3$ de la vis#$sidad es #ier3aen3e i5$r3an3e en la +ús%&eda de la e8$r #alidad en l$s 5r$d$s!
3. MARCO TEÓRICO L$s l'%&id$s a di4eren#ia de l$s s6lid$s 3ienen la #a5a#idad de 5$der @&ir, es de#ir, si se 5$ne en $viien3$ a &n l'%&id$, s3e al $verse 3ra3a de 5erane#er 3$d$ 8&n3$, 7 es 5re#isaen3e a3ri+&ida s& vir3&d de ser vis#$s$s! La is#$sidad es la resis3en#ia %&e 3ienen las $l#&las %&e #$n4$ran &n l'%&id$ 5ara se5ararse &nas de $3ras, es de#ir, es la $5$si#i6n de &n @&id$ a de4$rarse 7 es3a $5$si#i6n es de+ida a las 4&er
Es &na 5r$5iedad de l$s @&id$s %&e indi#a la a7$r $ en$r resis3en#ia %&e es3$s $4re#en al $viien3$ de s&s 5ar3'#&las #&and$ s$n s$e3id$s a &n es4&er<$ #$r3an3e! Al2&nas &nidades a 3ravs de las #&ales se e5resa es3a 5r$5iedad s$n el P$ise (P), el Pas#alSe2&nd$ (Pas) 7 el #en3iP$ise (#P), siend$ las rela#i$nes en3re ellas las si2&ien3es" - Pas - P - #P! S&ele den$3arse a 3ravs de la le3ra 2rie2a ! Es i5$r3an3e resal3ar %&e es3a 5r$5iedad de5ende de anera &7 i5$r3an3e de la 3e5era3&ra, disin&7end$ al a&en3ar s3a! η=
τ dv / dx
Viscosidad Ci!"#$ica
Es la rela#i6n en3re la vis#$sidad a+s$l&3a 7 la densidad de &n 4l&id$! Es3a s&ele den$3arse #$$ G, 5$r l$ #&al G H! Al2&nas de las &nidades 5ara e5resarla s$n el Hs, el s3$Je (S3) 7 el #en3is3$Je (#S3), siend$ las e%&ivalen#ias las si2&ien3es" - Hs - S3 --. #S3! Ia2'nese d$s @&id$s dis3in3$s #$n i2&al vis#$sidad a+s$l&3a, l$s #&ales se ?ar>n @&ir ver3i#alen3e a 3ravs de &n $ri1#i$! A%&l de l$s @&id$s %&e 3en2a a7$r densidad @&ir> >s r>5id$, es de#ir, a%&l %&e 3en2a en$r vis#$sidad #ine>3i#a! Un$ de l$s dis5$si3iv$s eis3en3es 5ara ?allar es3a 5r$5iedad es el is#$s'e3r$ Sa7+$l3, en el #&al la &es3ra a anali
D=
η ρ
Viscosidad %"lai&a
La vis#$sidad rela3iva es la vis#$sidad #$n res5e#3$ a la vis#$sidad del a2&a! Te da en3$n#es la rela#i6n en3re la vis#$sidad de l$ %&e es3s idiend$ 7 la del a2&a is#$sidad rela3iva is#! A+s$l&3aH is#! A2&a a # Uso d"l &iscos'#"%o d" Os(ald)
Es %&i<>s el $del$ %&e >s se ?a &3ili
5$r &n #$nd$" Perfl de velocidades del uido que corre por un tubo uniorme de sección circular.
En la 12&ra se &es3ra &n 3ra$ de 3&+$ +a8$ la 5resi6n P- en el e3re$ i<%&ierd$ 7 la 5resi6n P en el e3re$ dere#?$ 7 es3a di4eren#ia de 5resi$nes es la %&e ?a#e $verse al @&id$ a l$ lar2$ del 3&+$! El #a&dal (v$l&en 5$r &nidad de 3ie5$) de5ende de la di4eren#ia de 5resi$nes (P- P), de las diensi$nes del 3&+$ 7 de la vis#$sidad del @&id$! La rela#i6n en3re es3as a2ni3&des 4&e de3erinada 5$r el 4ran#s ! L! P$ise&ille as&iend$ &n @&8$ lainar 7 a es3a rela#i6n se le #$n$#e #$$ Le7 de P$ise&ille!
D$nde R es el radi$ del 3&+$, L s& l$n2i3&d 7 es el #$e1#ien3e de vis#$sidad!
Para el e5erien3$ se &sara la si2&ien3e rela#i6n " η=
Pπr ² t 8 VL
η=
πr ⁴ thρg 8 VL
Al rela#i$nar d$s li%&id$s en &n is$ vis#$s'e3r$" η ₁ ρ ₁ t ₁ = η ₁ ρ ₁ t ₁
D$nde" η : vis#$sidad a+s$l&3a en #en3i5$ises V :
$l&en de l'%&id$
r
" Radi$ del Ca5ilar
t
" Tie5$ de es#&rriien3$
g
" A#elera#i6n de la 2ravedad
h
" Di4eren#ia del nivel del l'%&id$ en3re l$s +$rdes del 3&+$
L
" L$n2i3&d del 3&+$ #a5ilar
P
" Presi6n ?idr$s3>3i#a 2?
ρ :
Densidad del l'%&id$
*. TA+,A DE DATOS E-ERIMENTA,ES •
Ta+la :!- Da3$s de l$s 3ie5$s de es#&rriien3$ del 5r$5an$l edian3e el &s$ del vis#$s'e3r$" Te5era3& ras (C) 9 :
•
- -! K!: Q!*
-!.* K!. Q!-
5r$edi$ -!QQ K!* Q!
Ta+la :! Da3$s de l$s 3ie5$s de es#&rriien3$ del a2&a edian3e el &s$ del vis#$s'e3r$" Te5era3&r as (C) 9 :
•
Tie5$s (s)
- :!K 9! 9!.
Tie5$s (S) :!Q. 9! 9!*9
5r$edi$ :!Q 9! 9!*.
Ta+la :!9 Da3$s de la 2ravedades es5e#'1#as del 5r$5an$l de la 5r>#3i#a N9 De3erina#i6n de densidad de l'%&id$s #$n s&s res5e#3ivas 3e5era3&ras" Te5era3&ra (C) 9 :
ravedad es5e#i1#a !Q9 !QK*: !QK
/. TA+,A DE DATOS TEÓRICOS •
•
Ta+la *!- Da3$s 3e6ri#$s de las densidades del 5r$5an$l 7 del a2&a"
Te5era3&ras (C) 9 :
Densidad (2H9) 5r$5an$l QK.!-* QQ.!. Q.Q!:*-
a2&a -! *!QQ K!9-
Ta+la *!
Da3$s 3e6ri#$s de la vis#$sidad del 5r$5an$l 7 del a2&a" Te5era3&ras (C)
is#$sidad ( Pas) 5r$5an$l a2&a
9 :
!9QK -!QQ:. -!99K**
-!-.. !K--Q !.**.KK
0. TA+,A DE RESU,TADOS •
Ta+la .!- Da3$s de la densidad e5erien3al del 5r$5an$l" Te5era3&ra (C) 9 :
•
Ta+la .! Da3$s de la vis#$sidad e5erien3al del 5r$5an$l" Te5era3&ra (C) 9 :
•
Densidad (2H9) Q-!* QK!Q QQ-!.Q
is#$sidad (Pas) -!QQKK -!9:-KQ -!9:9.
Ta+la .!9 Da3$s del 5$r#en3a8e de err$r de la vis#$sidad del 5r$5an$l" Te5era3&ra P$r#en3a8e de (C) err$r () *!. 9 :!: : !Q
. C,CU,OS •
C>l#&l$s 5ara ?allar las densidades del 5r$5an$l" Usand$ l$s da3$s de la 3a+la :!9 7 la 3a+la *!- de3erinare$s las densidades del 5r$5an$l #$n s&s res5e#3ivas 3e5era3&ras edian3e la si2&ien3e e#&a#i6n" ¿
¿
¿
ρ A =¿¿ x ρ H 2 O
Ree5la
20
ρ2− propanol =0.7903 x 1002.09
o
m
3
Q-!* 2H 9
9C 30
ρ2− propanol=0.7854 x 995.772 ¿ 782.079 Kg / m o
Kg
Kg m
3
3
:C 40
ρ2− propanol =0.78 x 989.321
Kg 3
m
3
¿ 771.67 Kg / m •
C>l#&l$s 5ara ?allar la vis#$sidad e5erien3al del 5r$5an$l &sand$ las 3a+las :!-, :!, *!- 7 *! edian3e la si2&ien3e e#&a#i6n" n2− propanol n agua
ρ2− propanol x t 2− propanol
=
ρ agua x t agua
Ree5la
C n2− propanol 1,00166
=
791.95 x 10.77 1002.09 x 4.79
n2− propanol =1.77988 mPa∗s o
9C n 2 propanol 0.800117
=
782.079 x 8.52 995.772 x 3.99
n2− propanol=1.34187 mPa∗s o
:C n2− propanol 0.655688
=
771.67 x 7.2 989.321 x 3.56
n2− propanol=1.03436 mPa∗s
•
C>l#&l$s 5ara ?allar el 5$r#en3a8e de err$r de la vis#$sidad del 5r$5an$l &sand$ la 3a+la *!" C o
%e=
2.39278−1.77988 2.39278
x 100
¿ 25.6
o
9C %e=
1.77496−1.34187 1.77496
x 100
¿ 24.4
o
:C %e=
1.33855−1.03436
¿ 22.7
1.33855
x 100
. DISCUSIÓN DE RESU,TADOS De la 3a+la .!- se 5&ede a5re#iar %&e a edida %&e la 3e5era3&ra a&en3a la densidad disin&7e al i2&al %&e la vis#$sidad de la 3a+la .!! De la 3a+la .!9 $+3ene$s &n$s 5$r#en3a8es de err$r n$ &7 elevad$s; es3$s err$res se 5&dier$n ?a+er dad$ 5$r las si2&ien3es ra<$nes" &na ala ea#3i3&d al #$n3r$lar el 3ie5$ de es#&rriien3$ del 5r$5an$l, la #$n#en3ra#i6n del 5r$5an$l n$ es 5&ra $ 5$r%&e el vis#$s'e3r$ n$ ?a sid$ lavad$ de &na 4$ra ade#&ada 7a %&e 5&d$ ?a+er %&edad$ res3$s de de3er2en3e $#asi$nand$ %&e el es#&rriien3$ 3$e &n a7$r 3ie5$!
4. CONC,USIONES
A a7$r 3e5era3&ra el val$r de la vis#$sidad de &n l'%&id$ va a disin&ir! El &s$ del vis#$s'e3r$ da &na edida #asi ea#3a de la vis#$sidad, en l$s l'%&id$s #$n vis#$sidades +a8as @&7en 4>#ilen3e 7 #&and$ la vis#$sidad es elevada el l'%&id$ n$ @&7e #$n &#?a 4a#ilidad!
15.+I+,IOGRAF6A
SJ$$2, D! and Ves3, D! (-Q:)! In3r$d&##i6n a la %&'i#a anal'3i#a! Bar#el$na, S5ain" Edi3$rial Rever3e! Cal#&la3i$n(-.)! W$nlineX URL $2el W?335"HHdd+$nline!dd+s3!#$H$2elCal#&la3i$nH$2elCal#&la3 i$nCI!eeX WEn3rada el -Q de N$vie+re del -.X! Br$=n, Lea7, B&rs3en ! Y&'i#a la #ien#ia #en3ral; Edi3$rial Pears$n!
11. CUESTIONARIO -! ZP$r %& es ne#esari$ #$n$#er la vis#$sidad de &na s&s3an#ia[ La vis#$sidad es &na 5r$5iedad de l$s @&id$s %&e es de 2ran i5$r3an#ia en úl3i5les 5r$#es$s ind&s3riales, ade>s de ser &na varia+le de 2ran in@&en#ia en las edi#i$nes de @&8$ de @&id$s, el val$r de vis#$sidad se &sa #$$ 5&n3$ de re4eren#ia en la 4$r&la#i6n de n&ev$s 5r$d$s, 4a#ili3and$ la re5r$d&##i6n de la #$nsis3en#ia de &n l$3e a $3r$! ! E5li%&e al2&n$s 3$d$s anal'3i#$s $ 2ra1#$s 5ara es3iar la vis#$sidad de &na s&s3an#ia! La 2ra1#a l$2( ) vs -HT n$s da a en3ender %&e #&and$ en$r es la inversa de la 3e5era3&ra (es de#ir la 3e5era3&ra es a7$r) en3$n#es el val$r del l$2(vis#$sidad) va a disin&ir de 4$ra lineal (la vis#$sidad disin&7e)! Es de#ir la e#&a#i6n de es3a 2ra1#a 3endr'a la 4$ra 7 a\ ] +, &na l'nea re#3a!
Le7 de P$ise&ille De la na3&rales e3erna se ad?iere a las 5aredes del 3&+$ 7 s& vel$#idad es n&la! Las 5aredes e8er#en s$+re es3a #a5a &n arras3re ?a#ia a3r>s, %&e a s& ve< 3ira 3a+in de las #a5as %&e si2&en 7 as' s&#esivaen3e! Sie5re %&e el $viien3$ n$ sea deasiad$ r>5id$ el @&8$ es lainar #$n &na vel$#idad %&e es >ia en el #en3r$ del 3&+$ 7 n&la en las 5aredes! C$nsidrese la 5$r#i6n de 3&+$ de la 12&ra, de radi$ R 7 l$n2i3&d L 5$r el %&e #ir#&la en r2ien lainar &n @&id$ de vis#$sidad ?! Un 5e%&e^$ #ilindr$ de radi$ r es3> en e%&ili+ri$ ($vind$se #$n vel$#idad #$ns3an3e) +a8$ la a##i6n de la 4&er+$la! El 2radien3e
de vel$#idad dvHdr 5ara &n radi$ #&al%&iera es la 5endien3e de es3a #&rva edida res5e#3$ a &n e8e ver3i#al! Para ?allar el #a&dal Y, $ sea el v$l&en de @&id$ %&e a3raviesa #&al%&ier se##i6n del 3&+$ en la &nidad de 3ie5$, se 3iene" d v dAd3 Si dA 5rdr, en3$n#es" d((5-5)H:?L) (Rr)5rdrd3 In3e2rand$" dHd3 Y (5 (5-5)H?L) _ (Rr)rdr (5 R: H K?L) (5-5) Es3a rela#i6n es la le7 de P$ise&ille" `El #a&dal es inversaen3e 5r$5$r#i$nal a la vis#$sidad 7 var'a en 5r$5$r#i6n dire#3a a la #&ar3a 5$3en#ia del radi$ del 3&+$`! 9! E5li%&e $3r$s 3$d$s e5erien3ales +reveen3e! E5erien3$ si5le! Una anera de 5r$+ar la vis#$sidad de &n l'%&id$ es $+servand$ #&>n3$ 3arda &n $+8e3$ 5ara ?&ndirse en ese l'%&id$! Se 5&ede 5r$#eder 3$and$ en el #$s3ad$ de la +$3ella a5r$iadaen3e 9 #! (- 5&l2ada) de #ada e3re$, se di+&8an d$s l'neas 5$r 3$d$ alreded$r #$n &n ar#ad$r 5eranen3e! In3r$d&#i$s &na #ani#a en la +$3ella, llena$s la +$3ella #$n a2&a ?as3a el 3$5e 7 #erra$s 1reen3e la 3a5a, ver3i$s la +$3ella 7 $+serva$s #6$ #ae la #ani#a en el a2&a! (Cae &7 r>5idaen3e!) C$n el #r$n6e3r$, edi$s el 3ie5$ %&e de$ra la #ani#a 5ara #aer de &na l'nea de la +$3ella a la $3ra #&and$ la invier3es! (Es3$ es #asi i5$si+le de ?a#er 5$r%&e la #ani#a #ae &7 r>5idaen3e! El a2&a n$ es &7 vis#$sa)! re5e3i$s 5ara 3$ar di4eren3es ensa7$s! is#$s'e3r$ #$&e33e $ ?a3s?eJK! C$nsis3e en &n #ilindr$ s&s5endid$ 5$r &n 1laen3$ el>s3i#$, al #&al va &nid$ &n es5e8$ 5ara de3erinar el >n2&l$ de 3$rsi6n en &n $del$, $ &n dina6e3r$ 5r$vis3$ de &na es#ala en $3r$s $del$s! Es3e #ilindr$ es3> #$l$#ad$ #$aialen3e en &n re#i5ien3e #il'ndri#$, d$nde se en#&en3ra el l'%&id$ #&7a vis#$sidad ?a de de3erinarse, es3e 2ira a vel$#idad #$ns3an3e 7 s& $viien3$ es 3rans4erid$ al l'%&id$ %&e a s& ve< 5$ne en $viien3$ el #ilindr$ in3eri$r en 3$rn$ de s& e8e ?as3a %&e la 4&ern2&l$ de 3$rsi6n es 5r$5$r#i$nal a la vis#$sidad, se 5&ede de3erinar la vis#$sidad de &n l'%&id$, si se #$n$#e la del $3r$ l'%&id$ 5$r #$5ara#i6n de l$s d$s >n2&l$s de 3$rsi6n!
