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Mecánica de fluidos

Laboratorio #2

Viscosidad de algunos líquidos

Pertenece A: Rafael Atencio B

25/04/2017

Propiedades físicas de los sólidos y líquidos

Objetivos

Objetivo generales 1. Determinar la viscosidad de diversos líquidos utilizando el viscosímetro de Ostwald. 2. Relacionar algunas propiedades de los líquidos con la viscosidad

Objetivos específicos   

Conocer más sobre las propiedades físicas de los líquidos y sólidos. Verificar la altura capilar de la tensión superficial del agua en un tubo. Determinar de forma experimental distintas propiedades de los líquidos, como densidad, peso específico, fuerzas de capilaridad.

Equipos y materiales Materiales: 1. Agua 2. Alcohol

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Equipos: 1. 2. 3. 4. 5.

Balanza Termómetro Probetas Viscosímetro Vaso químico

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Introducción La práctica de viscosidad es una práctica muy importante en el sentido industrial debido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque tal compuesto es más espeso que otro, o porque un compuesto es utilizado como lubricante, etc. El saber cuan viscoso es una solución nos permite saber por ejemplo su peso molecular, es decir podemos determinar el peso molecular de una solución desconocida gracias al método de viscosidad. El poder estudiar la viscosidad de una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varia con respecto a la temperatura, si es más viscoso o menos viscoso, etc. Los líquidos presentan mucha mayor tendencia al flujo que los gases y, en consecuencia, tienen coeficientes de viscosidad mucho más 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 coeficientes de viscosidad de gases 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 gases y líquidos provienen de que en los líquidos el factor dominante para determinar la viscosidad en la interacción molecular y no la transferencia de impulso.

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Conceptos Básicos  La viscosidad es medida con un viscosímetro que muestra la fuerza con la cual una capa de fluido al moverse arrastra las capas contiguas.  Los fluidos más viscosos se desplazan con mayor lentitud. El calor hace disminuir la viscosidad de un fluido, lo que lo hace desplazarse con más rapidez. Cuanto más viscoso sea el fluido más resistencia opondrá a su deformación.  Los materiales viscosos tienen la característica de ser pegajosos, como los aceites o la miel. Si se vuelcan, no se derraman fácilmente, sino que se pegotean.

Los fluidos reales se caracterizan por poseer una resistencia a fluir llamada viscosidad. Eso significa que en la práctica para mantener la velocidad en un líquido es necesario aplicar una fuerza o presión, y si dicha fuerza cesa el movimiento del fluido cesa eventualmente tras un tiempo finito. La viscosidad de un líquido crece al aumentar el número de moles y disminuye al crecer la temperatura. La viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión. Cuando un líquido o un gas fluyen se supone la existencia de una capa estacionaria, de líquido o gas, adherida sobre la superficie del material a través del cual se presenta el flujo. La segunda capa roza con la adherida superficialmente y ésta segunda con una tercera y así sucesivamente. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujo o sea el responsable de la viscosidad.

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La viscosidad de un fluido se determina por medio de un viscosímetro entre los cuales el más utilizado es el de Ostwald, este se utiliza para determinar viscosidad relativa. (1) Este procedimiento consiste en medir el tiempo que tarda en descender cada líquido una distancia por un tubo capilar pequeño de cristal a causa de una diferencia de presión desconocida. Análogamente a las densidades, se mide el tiempo para el agua, cuya viscosidad es conocida (varía según la temperatura medida), con lo que a partir de la viscosidad relativa se puede obtener la viscosidad de cada líquido La viscosidad depende de dos factores importantes:  Las fuerzas de cohesión entre las moléculas  La rapidez de transferencia de cantidad de movimiento molecular Por lo tanto, es directamente dependiente de la densidad de la sustancia. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus moléculas y, por tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud. Esto hace que disminuya la viscosidad. (2) Por lo que Cuanto mayores son las fuerzas intermoleculares de un líquido, sus moléculas tienen mayor dificultad de desplazarse entre sí, por lo tanto, la sustancia es más viscosa. También los líquidos que están formados por moléculas largas y flexibles que pueden doblarse y enredarse entre sí, son más viscosos.

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Procedimientos I.

Parte. viscosidad de los líquidos

DATOS:

 Agua Constante del Compuesto Temperatura Tiempo viscosímetro 20° C 251.89s 0.004(mm2/s)/s Agua  Alcohol Constante del Compuesto Temperatura Tiempo viscosímetro 24.4° C 482.21 s 0.004(mm2/s)/s Alcohol

 Agua con azúcar Constante del Compuesto Temperatura viscosímetro 23° C 0.004(mm2/s)/s Agua con 67° C azúcar PROCEDIMIENTO

Tiempo 243.32 s 250.72 s

1. Agregue el líquido al viscosímetro de tubo capilar. 2. Pese Mida el tiempo que el líquido pasa de un bulbo al otro, en segundos. 3. Realice los cálculos correspondientes. ν1 = K1 X t1 ν2 = K2 X t2 ν = ν1 + ν2 2 μ = νρ

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Cálculos y resultados

I.

Parte. viscosidad de los fluidos agua

𝒗 = 𝒌𝒕 𝑣 = 0.004 ∗ 251.89 v= 1.0075 mm2/s 𝑣 = 1.0075𝑥10−6 𝑚2 /𝑠 Viscosidad teórica: 𝑣 = 1.007𝑥10−6 𝑚2 /𝑠 %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 =

𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟓 − 𝟏. 𝟎𝟎𝟕 𝒙𝟏𝟎𝟎 𝟏. 𝟎𝟎𝟕

=0.0496% 𝒗 = 𝝁𝒑 𝑚2 ∗ 1000𝑘𝑔/𝑚3 𝑠 𝒗 = 1.007𝑥10−3 𝑚2 /𝑠 𝒗 = 1.007𝑥10−6

alcohol 𝒗 = 𝒌𝒕 𝑣 = 0.004 ∗ 482.21 v= 1.92884 mm2/s 𝑣 = 1.9288𝑥10−6 𝑚2 /𝑠 agua con azúcar (23℃) 𝒗 = 𝒌𝒕 𝑣 = 0.004 ∗ 243.32 v= 0.97328 mm2/s 𝑣 = 0.9733𝑥10−6 𝑚2 /𝑠 Universidad tecnológica de panamá

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(67℃) 𝒗 = 𝒌𝒕 𝑣 = 0.004 ∗ 250.72 v= 1.00288 mm2/s 𝑣 = 1.0029𝑥10−6 𝑚2 /𝑠

Tabla de resultados Compuesto Temperatura Viscosidad Teórica (m2/s)

0.0496%

20° C

𝟏. 𝟗𝟐𝟖𝟖𝒙𝟏𝟎−𝟔

6,18 %

23° C

𝟎. 𝟗𝟕𝟑𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟔

11,3 %

67° C

𝟏. 𝟎𝟎𝟐𝟗𝒙𝟏𝟎−𝟔

4,55%

20° C

Acetona Etanol

% de Error

𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟔

Agua

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𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝒙𝟏𝟎−𝟔

Viscosidad Practica

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Conclusiones 

Nuestro primer objetivo era determinar la viscosidad de diversos líquidos utilizando el viscosímetro de Oswald, en el cual determinamos el tiempo que tardaba en fluir un líquido desde una marca A hasta una marca B del viscosímetro, a través de esto se realizó la medición de la viscosidad obteniéndose las mediciones ya mencionadas.



El segundo objetivo 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 gráfica. En la cual se aprecia que a medida que aumenta la temperatura la viscosidad de cada liquido disminuye, por la mayor interacción y movimiento cinético de las moléculas del líquido al aumentar la temperatura, lo que hace que fluya o se mueva más rápido y posea menos fricción, por ende, disminuye su viscosidad.



De forma que podemos concluir que la viscosidad de un líquido es inversamente proporcional a su temperatura Recomendaciones

 Asegurarse de tener todos los instrumentos de laboratorio en buen estado y organizados, para que no afecte en las mediciones.  Se debe tener cuidado cuando se manipulan los pues son muy delicados.

instrumentos,

 Asegurarse de revisar los resultados de los cálculos más de una vez, para evitar errores.

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Anexos

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Bibliografía  La información fue obtenida en el laboratorio de clases.  Imágenes tomadas en dicho laboratorio  Resultados y cálculos obtenidos de experimentos en el laboratorio.  http://fisicoquimica230med.blogspot.com/2012/10/viscosidad_ 30.html  http://www.construaprende.com/docs/lab/328-practicaviscosidad-fluidos

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