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PRÁCTICA 1 VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE OSTWALD 1. INTRODUCCIÓN.La viscosidad es la propiedad de un fluido que se opone al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. Estas fuerzas viscosas se deben a las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas del fluido, de forma que mientras mayores sean las fuerzas intermoleculares, mayor será la viscosidad y menor la movilidad del líquido. La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura, pues las partículas se mueven con mayor energía y pueden escapar con más facilidad de sus vecinas. Las unidades de viscosidad en el sistema cegesimal son

gr c m ∗seg 2

,llamadas

poise o centipoise (cp). En el sistema internacional (S.I), la viscosidad se expresa en Pa*seg que corresponde a

N∗s m2

o

Kg m∗seg .

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.La viscosidad es lo contrario de la fluidez, generalmente se define como resistencia al flujo. Los líquidos (y también los gases) pueden fluir, es decir desplazarse una porción respecto a otra .Las fuerzas de cohesión entre moléculas originan una resistencia interna a este desplazamiento relativo denominado viscosidad. Fluidos Newtonianos.El fluido newtoniano carece de propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico e irreal; aunque muchos fluidos reales ofrecen un comportamiento similar al newtoniano dentro de un rango de gradientes. Cumplen con la ley de Newton de la viscosidad, por lo tanto, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación es lineal. Fluidos no Newtonianos.-

Un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.

El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano. Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales. En esta práctica estudiaremos los fluidos Newtonianos. El método de Ostwald se aplica a estos fluidos. Método de Ostwald.Este método consiste en medir el tiempo que tarda en fluir por el capilar C, el líquido contenido entre las marcas “a” y “b”. La viscosidad relativa de una sustancia medida en el viscosímetro de Ostwald es con respecto al agua a la temperatura del experimento. Para determinar la viscosidad relativa de un líquido a una cierta temperatura, se debe determinar el tiempo de flujo de un volumen dado de líquido y el tiempo que tarda en fluir el mismo volumen de agua a igual temperatura, en el mismo viscosímetro. La presión P no es la misma, depende de la presión hidrostática del líquido, la cual para alturas idénticas depende únicamente de sus densidades. Conocida la viscosidad relativa se debe

multiplicar por la viscosidad del líquido de referencia o tipo (agua para los líquidos).

Viscosidad de los líquidos.La viscosidad de un líquido puede ser determinado su velocidad de flujo a través de un bulbo capilar. Para el volumen (v) de un líquido que fluye a través de un tubo capilar de radio r, longitud L, en un tiempo t, bajo una diferencia de presión P; su viscosidad N es expresada mediante la ecuación de Poiseuille: N=

P∗π∗r∗t 8 V ∗L

Si las dimensiones del capilar y el volumen del líquido que fluye son constantes, entonces para dos líquidos, uno de ellos el de referencia, se tiene: N 1 D1∗t 1 = N 2 D2∗t 2 Donde las presiones son proporcionales a la densidad. Esta ecuación es la base del viscosímetro de Ostwald. Ni, 1: Viscosidad del líquido de referencia Ni, 2:Viscosidad la que vamos a hallar Di, 1: Densidad del líquido de referencia.

Di, 2: Densidad del que vamos a hallar su viscosidad ti, 1:Tiempo en que escurre el líquido de referencia ti, 2:Tiempo en que escurre el segundo líquido.

3. OBJETIVOS.Objetivos generales.-Determinar la viscosidad por el método de Ostwald. Objetivos específicos.- Determinar la viscosidad de la muestra. - Determinar la variación de la densidad con la temperatura. - Determinar la influencia de la temperatura con la viscosidad. - Determinar la viscosidad de la muestra haciendo variar la concentración. 4. MATERIALES Y REACTIVOS Materiales 

Viscosímetro de Ostwald



Termocupla



Probeta



Cronómetro

Reactivos 

Tampico



Aruba



Agua des ionizada

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Determinación de la densidad del agua: 

Llenar el viscosímetro limpio y seco con el líquido, a través del tubo de

 

mayor diámetro. Medir la temperatura del líquido con ayuda de la termocupla. Succionar el líquido por encima de la marca superior (A) del viscosímetro



(tubo de menor diámetro) A continuación medir el tiempo con la ayuda de un cronometro y el paso del mismo entre las marcas A y B (Marca superior del tubo de mayor diámetro del viscosímetro).

Determinación de

las densidades de diferentes concentraciones del

aruba.

Se hace variar la concentración de 100 ml del líquido (Aruba) con agua des ionizada a 80, 60, 40 y 20 %, en 5 diferentes vasos de precipitado de



capacidad respectivamente. Posteriormente se determina la masa de 5 probetas de 10 ml de



capacidad. Enseguida se toma con una pipeta, 10 ml del líquido de los vasos que



contienen el Aruba a diferentes concentraciones. Introducir el Aruba, a diferentes concentraciones, dentro de las probetas de

 

10 ml de capacidad. Determinar la masa de la probeta con el líquido ya introducido. La diferencia de las masas medidas anteriormente nos dará la masa del Aruba



Posteriormente

usar

la

definición

ρ=m/V

y

de

esta

manera

determinamos la densidad del aruba. Determinación de las densidades haciendo variar la concentracion.



Se tomó con ayuda de una pipeta el líquido del vaso precipitado con una concentración al 80%.y se introdujo este líquido en el viscosímetro de

 

Ostwald. Medir la temperatura del líquido con ayuda de la termocupla. Succionar el líquido por encima de la marca superior (A) del viscosímetro



(tubo de menor diámetro) A continuación medir el tiempo con la ayuda de un cronometro y el paso del líquido entre las marcas A y B (Marca superior del tubo de mayor diámetro



del viscosímetro). Repetir el mismo procedimiento para las diferentes variaciones de Concentración.



Al igual que en el anterior caso con la definición : ρ=m/V

se determino

la densidad de los líquidos a diferentes temperaturas.

Diferentes concentraciones

Usando la termocupla

Viscosimetro de Ostwald

6. CÁLCULOS 6.1. Tabulación de datos Experimentales. 

Agua:

magua (g) 5.13

TABLA 1.1 AGUA V (ml) 5

T (ºC)

magua (g)

TABLA 1.2 TAMPICO V (ml)

24

4.86

T (ºC) 20 



  m/V (g/ml) 1.0263

Tampico:

5

ρ=¿ m/V (g/ml) 0.971

Aruba: Prueba 1

Concentración en volumen (%) 100 80 60 40 20

TABLA 1.3 Masa Volumen Densidad (gr) (ml) (gr/ml) 5.31 5 1.062 5.1 5 1.02 5.09 5 1.018 4.99 5 0.998 4.98 5 0.996 Prueba 2

Concentracion en volumen (%) 100 80 60 40 20

TABLA 1.4 Masa Volumen Densidad (gr) (ml) (gr/ml) 5.39 5 1.078 5.32 5 1.064 5.25 5 1.05 5.12 5 1.024 5.06 5 1.012

Promedio de densidades del Aruba

Concentracion en volumen (%) 100 80 60 40 20

TABLA 1.5 Masa Volumen Densidad (gr) (ml) (gr/ml) 1.062 1.078 1.063 1.02 1.064 1.042 1.018 1.05 1.033 0.998 1.024 1.011 0.996 1.012 1.005

Tiempo calculado en el viscosímetro TABLA 1.6 Tiemp Concentracion o Densidad en volumen (%) (s) (gr/ml) 100 61.8 1.063 80 35.4 1.042 60 27 1.033 40 23.4 1.011 20 20.4 1.005

6.2 Cálculos matemáticos. Determinar la densidad: ρ= 

Agua: ρ=



5.13 =1.026 gr /ml 5

Tampico: ρ=

4.86 =0.971 gr /ml 5

m V

Determinar las masas: 

Aruba: Prueba 1 Masa probeta= 35.656 gr Masa probeta+liq - masa probeta=masa del liquido m1 = 40.964 gr - 35.656 gr = 5.308 gr m2 = 40.759 gr - 35.656 gr = 5.103 gr m3 = 40.741 gr - 35.656 gr = 5.085 gr m4 = 40.647 gr - 35.656 gr = 4.991 gr m5 = 40.645 gr - 35.656 gr = 4.989 gr Prueba 2 Masa probeta = 35.407 gr m2=40.730 gr - 35.407 gr = 5.323 gr m3=40.654 gr - 35.407 gr = 5.238 gr m5=40.464 gr - 35.407 gr = 5.057 gr Masa probeta = 35.405 gr m1 = 40.793 gr - 35.407 gr = 5.39 gr m4 = 40.530 gr - 35.407 gr = 5.12 gr

Determinación de las densidades.Prueba 1

ρ=

5.308 =1.062 gr /ml 5

ρ=

5.100 =1.020 gr /ml 5

ρ=

5.085 =1.017 gr /ml 5

ρ=

4.990 =0.998 gr /ml 5

ρ=

4.980 =0.996 gr /ml 5

Prueba 2 ρ=

5.38 =1.076 gr /ml 5

ρ=

5.323 =1.065 gr /ml 5

ρ=

5.250 =1.050 gr /ml 5

ρ=

5.125 =1.025 gr /ml 5

ρ=

5.06 =1.012 gr /ml 5

Determinamos la media de la densidad:

( ρ1+ ρ 2 ) 2 ( 1.0616+ 1.076 ) =1.063 gr /ml 2 ( 1.0206+ 1.065 ) =1.042 gr /ml 2 ( 1.017+ 1.050 ) =1.033 gr /ml 2 ( 0.9982+1.025 ) =1.011 gr /ml 2 ( 0.9978+ 1.012 ) =1.005 gr /ml 2

Determinar la viscosidad:

μagua =0.01005

μi=

 μi=



μ H O∗ρI t i ρagua∗t agua 2

Tampico 0.01005∗0.97∗69 gr =0.022 1.026∗30 c m2∗seg

Aruba

μi=

0.01005∗1.063∗61.8 gr =0.0224 2 1.026∗30 c m ∗seg

μi=

0.01005∗1.042∗35.4 gr =0.0120 2 1.026∗30 c m ∗seg

μi=

0.01005∗1.033∗27.0 gr =0.0091 2 1.026∗30 c m ∗seg

μi=

0.01005∗1.011∗23.4 gr =0.0077 2 1.026∗30 c m ∗seg

μi=

0.01005∗1.005∗20.4 gr =0.0067 2 1.026∗30 c m ∗seg

7. Gráficas:

Densidad vs Tiempo

Densidad vs tiempo 1.08 1.06 1.04 1.02 1 0.98 0.96

Viscosidad vs Tiempo

Viscosidad vs tiempo 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 20.399999999999999 23.4

27

35.4

61.8

Viscosidad vs Concentración

Viscosidad vs concentracion 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 20

40

60

80

100

8. Conclusiones.



Se logró determinar la viscosidad de la muestra, del Aruba y del tampico, por el Método de Ostwald.



Se pudo determinar la variación de la densidad con la temperatura.



Se logró demostrar la influencia de la temperatura en la viscosidad.



Se determinó la viscosidad de la muestra haciendo variar la concentración.

9. Bibliografía. 

http://www.fceia.unr.edu.ar/fisicaexperimentalII/GUIAS/Viscosidad%20por %20metodo%20de%20Oswald.doc



http://www.fisicaII.net/laboratorio/det_viscosidad/Oswald.pdf



http://fisicoquimica230med.blogspot.com/2012/10/viscosidad_30.html