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• Pamela Karen

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VISCOSIDAD EXPERIENCIA N° 4

I. OBJETIVO: Determinar el coeficiente de viscosidad de un líquido en función de la viscosidad conocida de otro líquido.

II. MATERIALES:           

Soporte universal Clamp Pinza con agarradera Viscosímetro de OSTWALD Termómetro Vaso de precipitados, 1 500 ml. Probeta graduada de 10ml Balanza digital Cronometro Picnómetro Líquidos: agua, alcohol y

VASO DE PRECIPITADO

SOPORTE UNIVERSAL

PROBETA GRADUADA

BALANZA DE TRES BRAZOS TERMÓMETRO

PIE DE REY

CRONÓMETRO

VISCOSÍMETRO

III. EXPERIMENTO: MONTAJE Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental la Figura 2 PROCEDIMIENTO 1. Determine las densidades del agua destilada, alcohol y ron. Use el picnómetro ( o la probeta de 10ml ) y la balanza digital

Ρagua = 0.96 g/ml

Ρalcohol = 0.81 g/ml

2. Vierta agua destilada en el viscosímetro hasta que llene el bulbo C

3. Insufle aire por la rama ancha hasta que la superficie del liquido por la otra rama delgada supere la señal A. Cubra la rama ancha con un dedo; evitara así que el liquido descienda por gravedad. 4. Atención todo el grupo: destape la rama y con el cronometro tomen el tiempo que tarda el liquido en pasar por el menisco, desde la señal A hasta la señal B. Anote los valores en la Tabla 1. Para determinar la viscosidad  del liquido desconocido, repita cinco veces los pasos del 2 a 4. 5. Reemplace los valores en la ecuación (3) y evalúe la viscosidad desconocida. ηAgua Destilada (T=20OC)=1cp

6. Caliente agua en baño María a la temperatura de 50 oC (utilice el vaso de precipitado grande casi lleno con agua), y repita los pasos anteriores.

Anote los valores en la tabla 1 Nota: Apague el mechero antes de sobrepasar la temperatura indicada ηAgua Destilada (T=50OC)= 0.0008134 ηAgua 50 °C ηAgua 25°C

η

𝜎𝑡1 3.04

= 0.000891 = 𝜎𝑡2=3.33

η=0.0008134

𝑇1 = 20°𝐶 (𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒)

𝑇2 = 50°𝐶

𝑡1 (𝑠)

𝑡2 (𝑠)

1

12.96

8.66

2

12.97

8.56

3

12.9

8.83

4

13.04

8.8

5

13.2

8.84

𝑡̅

13.01

8.74

Agua

PARA REFORZAR Repita los pasos anteriores utilizando alcohol 𝑇1 = 20°𝐶 (𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒)

𝑇2 = 50°𝐶

𝑡1 (𝑠)

𝑡2 (𝑠)

1

18.23

17.63

2

18.20

17.56

3

18.16

16.89

4

18.30

17.67

5

18.35

16.93

𝑡̅

18.25

17.34

Alcohol

1. Determinación del coeficiente de viscosidad del agua y del alcohol. ¿A qué factores cree usted se deba las discrepancias de los resultados obtenidos en comparación con los obtenidos en las tablas?

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DEL ALCOHOL Considerando dos líquidos de igual volumen y temperatura, midiendo los tiempos t1 y t2 que emplean en atravesar una sección transversal del capilar del viscosímetro y recordando que la diferencia de presiones es proporcional a la densidad del líquido, se establece que,

𝜂1 𝜂2

𝜌 𝑡

= 𝜌1 𝑡1 2 2

Donde:

𝜂1 𝑦 𝜂2 son las viscosidades de los líquidos desconocido y conocido, respectivamente. 𝜌1 𝑦 𝜌2 son las densidades y t1 y t2 son los tiempos respectivos.

𝑔 𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.998 ⁄ 3 𝑐𝑚

𝑔 𝜌𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 = 0.790 ⁄ 3 𝑐𝑚

𝜂𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1𝑐𝑝

∴

𝜂𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙=1 ( 0.79 × 18.25 ) = 1.11𝑐𝑝 0.998 × 13.01

FACTORES CAUSANTES DE LA DISCREPANCIA

     

La impureza de los líquidos. Errores presentes al momento de anotar los datos. El uso de la balanza de platillo envés de la digital. Desgaste de los elementos como el picnómetro. Desincronización de los cronómetros. Enfriamiento de los líquidos calentados a 50 grados centígrados.

2. Dependencia de la viscosidad de los líquidos de la temperatura: Usted habrá observado una muy rápida disminución del incremento de la temperatura. En época de verano ¿Qué tipo de lubricante recomendaría para un automóvil? Debido a la dependencia de la viscosidad de los líquidos a la temperatura y tomando en cuenta que en época de verano hay un incremento considerable del calor (temperatura ambiental), se recomendaría el uso de un lubricante (aceite) más viscoso para que no se adelgace (agüe) al punto de no proteger las piezas en contacto en el interior del vehículo. 3. Determine el coeficiente de viscosidad para una mezcla (50% de agua destilada+50% de ron)

4. Enuncia un método para determinar la viscosidad de los líquidos medianamente viscosos y otro para los muy viscosos. Incluya las referencias. 

El método de la bola que cae, consiste en determinar el tiempo que tarda una esfera de peso y tamaño conocido en caer a lo largo de una columna de diámetro y longitud conocida del liquido en cuestión.



Con el viscosímetro de Ostwald, que consiste en medir el tiempo que tarda en fluir un volumen conocido de liquido a través de un capilar de longitud y radio conocido.



La ley de Stokes, que es aplicable a la caída de cuerpos esféricos en todos los tipos de fluido siempre que el radio r del cuerpo que cae sea grande en comparación con la distancia entre moléculas.

IV. CONCLUSIONES:

1. Se observa que la viscosidad y la densidad no están relacionadas. Los líquidos con densidades similares pueden presentar viscosidades muy diferentes. Por ejemplo la densidad permanece esencialmente invariable independientemente de la temperatura de un líquido, pero la viscosidad, en general, cambia notablemente con la temperatura. 2. Se observa que generalmente cuanto mayor es la temperatura del medio, menor es la viscosidad del líquido. Es decir hay una relación entre viscosidad y temperatura. 3. La viscosidad de un líquido es afectada por la variación de temperatura de manera inversamente proporcional. 4. Las viscosidades de los líquidos se pueden calcular a partir de las densidades que se calculan para cada temperatura. 5. Con el viscosímetro de Ostwald se pueden determinar adecuadamente los tiempos en los que el líquido va a pasar de un punto A a un punto B. 6. Los líquidos con viscosidades bajas fluyen fácilmente y cuando la viscosidad es elevada el líquido no fluye con mucha facilidad. V. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

1. Creo que no era la forma correcta de insuflar aire al viscosímetro, creo que debió haber un aparato que haga ese trabajo. 2. Trabajar rápidamente para conseguir mantener la temperatura constante cuando setrabaja con el viscosímetro Ostwald, para la determinación de las viscosidades de lasdiversas soluciones que se van a estudiar. 3. Se deben tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se estudia pasa deun punto A a un punto B en el viscosímetro. 4. El picnómetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar; luego del baño maríase debe de secar por completo el picnómetro antes de ser pesado.

VI. BIBLIOGRAFÍA

1. Sears, Francis W. -Zemansky, Mark W. - Young, Hugh D. Freedman,

J

FISICA

UNIVERSITARIA.

Addison

Wesley

Iberoamericana. 9ª edición Wilmington, Delaware, E.U.A 1998. 2. Serway, Raymond A. Física. Vol. 1. 6º edición. Mc. Graw-Hill. México 1998. 3. Paul Tipler, Física, Edit. McGraw Hill, tomo I. 4. John Mc Kelvey Broth, Howard Grotch, Física para ciencias e ingeniería, Edit. Harla Tomo I. 5. Augurio N. Zavala Trujillo, FÍSICA II. ANEXO

Laboratorio de Viscosidad La viscosidad es una propiedad de los fluidos que es de gran importancia en múltiples procesos industriales, además de ser una variable de gran influencia en las mediciones de flujo de fluidos, el valor de viscosidad se usa como punto de referencia en la formulación de nuevos productos, facilitando la reproducción de la consistencia de un lote a otro. A nivel internacional, la referencia a partir de la cual se construye la escala de viscosidad es 1,003 4 mm2/s, correspondiente a la viscosidad cinemática del agua, a una temperatura de 20 ºC; a partir de este valor se construye la escala de medición de viscosidad empleando la técnica conocida como de escalamiento sucesivo. En el Laboratorio de viscosidad del CENAM actualmente se trabaja para establecer la escala de viscosidad a partir de la viscosidad cinemática del agua. Mientras se consolida esta referencia primaria, actualmente se usan viscosímetros tipo Ubbelohde de geometría especial como patrones de referencia para la medición de viscosidad de líquidos newtonianos. A nivel industrial, la calibración de viscosímetros se realiza empleando líquidos de referencia de viscosidad certificados (LRVC) que se producen en este laboratorio, y que también se encuentran disponibles para su venta al público en presentaciones de 100 mL, 250 mL ó 500 mL. Los líquidos de referencia de viscosidad certificados se producen en valores nominales de viscosidad cinemática desde 10 mm2/s hasta 770 000 mm2/s. El aseguramiento de las mediciones del Laboratorio de Viscosidad se basa en la participación en comparaciones internacionales con los laboratorios nacionales de metrología de otros países. A la fecha, se ha participado exitosamente en la comparación clave del CIPM CCM.V.K1, llevada a cabo en 2003; y anualmente, este laboratorio participa también en el Programa de Viscosidad Cinemática que organiza ASTM (American Society for Testing and Materials).