• Author / Uploaded
• Rolando Silva Uriarte

Citation preview

VISCOSIDAD EXPERIMENTO N° 04

I.

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

II.

EQUIPOS / MATERIALES  1 Soporte universal  1 Clamp  1 Pinza de agarradera  1 Viscosímetro de Ostwald  1 Termómetro analógico / digital  1 Vaso de precipitados, 1500 ml  1 Picnómetro  1 Balanza digital  1 Probeta graduación de 10 ml  1 Cronometro  Liquidas: Agua destilada, alcohol, ron

III.

FUNDAMENTO TEORICO El gasto (rapidez de volumen de flujo) de un líquido es el producto de la rapidez del fluido v por un volumen de control A.

También se encuentra a partir de la ley de Poiseuille, ⁄

(

)

Donde, V es el volumen del liquido de viscosidad η escurriéndose a través de un ) tubo capilar de longitud L y radio R sometido una diferencia de presiones ( en un tiempo t. Despejando el coeficiente de viscosidad η de (1) se tiene, (

)

Considerando dos líquidos de igual volúmenes y temperatura, midiendo los tiempos y que emplean en atravesar una sección trasversal del capilar del viscosímetro y recordando que la diferencia de posiciones ( ) es proporcional a la densidad ρ del liquido, se establece que,

Donde y son las viscosidades de los líquidos desconocidos y conocidos respectivamente. , son las densidades y , son los tiempos respectivos ∆ , ∆ son los errores absolutos de los tiempos correspondientes

La dependencia entre la viscosidad y la temperatura para un líquido, está dada por la relación, Su coeficiente de viscosidad es, Donde, E: es la energía de activación para el flujo A: es una constante R: es la constante universal de los gases T: es la temperatura (en escala absoluta)

IV.

EXPERIMENTO MONTEJA

Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental PROCEDIMIENTO

1. Determine las densidades del agua destilada, alcohol y ron. Use el picnómetro (o la probeta de 10 ml) y la balanza digital.

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 líquido por la otra rama delgada supere la señal A. Cubra la rama ancha con un dedo; evitara así que el líquido descienda por gravedad. 4. Atención todo el grupo: Despate la rama ancha y con el cronometro tomen el tiempo que tarda el líquido en pasar por el menisco, desde la señal A hasta la señal B. Anote los valores en la Tabla 1. Para determinar la viscosidad η del liquido desconocido, repita cinco veces los pasos del 2 al 4. 5. Reemplace los valores en la ecuación (3) y evalué la viscosidad desconocida. ( ) 6. Caliente el agua en baño María a la temperatura de 50°C (utilice el vaso de precipitados 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. ( )

TABLA N° 01 (Ambiente) Agua (s)

(s)

1

3,18

4,13

2

3,19

4,14

3

3,22

4,13

4

3,15

4,12

5

3,22

4,15

∆t

0,081

0,081

 PARA EL AGUA:

Hallamos el error o incertidumbre:

Ei  Elm2  E02 Ei  (0.05) 2  (0.05) 2

Ei  0.005  0.0707 Luego: ( x  x1 ) 2  ( x  x2 ) 2  ( x  x3 ) 2  ( x  x4 ) 2  ( x  x5 ) 2  5 (

)

σ =√

(

)

(

)

(

)

(

)

σ = 0, 026 Ea=

(

)

√

= 0, 0396

∆t = √ ∆t = √ ∆t = 0, 081 PARA REFORZAR Repita los pasos anteriores utilizando alcohol y ron. TABLA N° 02

Alcohol

(Ambiente)

Ron

(s)

(s)

1

4,06

8,78

2

4.03

3

(Ambiente) (s)

(s)

1

4.84

9,53

8,81

2

5,00

9,67

4.07

8,90

3

5,04

9,71

4

4.05

8,90

4

4.07

10,53

5

4.09

8,78

5

5.00

9,67

∆t

0.058

0.058

∆t

0.55

0.55

 PARA EL ALCOHOL:

Hallamos el error o incertidumbre: Ei  0.05 Luego: ( x  x1 ) 2  ( x  x2 ) 2  ( x  x3 ) 2  ( x  x4 ) 2  ( x  x5 ) 2  5 (

)

σ =√

(

)

(

)

(

)

(

)

σ = 0, 02 Ea=

(

)

√

= 0, 03

∆t = √ ∆t = √ ∆t = 0, 058

 PARA EL ALCOHOL:

Hallamos el error o incertidumbre: Ei  0.05 Luego: ( x  x1 ) 2  ( x  x2 ) 2  ( x  x3 ) 2  ( x  x4 ) 2  ( x  x5 ) 2 5

 (

)

σ =√

(

σ = 0, 366 Ea=

(

)

√

∆t = √ ∆t = √ ∆t = 0, 552

= 0, 549

)

(

)

(

)

(

)

V.

EVALUACION

1. Determine del coeficiente de viscosidad del agua y del alcohol. ¿A qué factores crees usted se deba las discrepancias de los resultados obtenidos en comparación con los consignados en las tablas? Una de la razones podría ser el que el viscosímetro tenia residuos ,las cuales no permitían al liquido fluir con facilidad; otra razón que ocasionaría desigualdad en los valores obtenidos y los teóricos seria el no haber medido el tiempo adecuadamente. 2. Dependencia de la viscosidad de los líquidos de la temperatura: Usted habrá observado una muy rápida disminución del incremento del a temperatura. En época de verano ¿Qué tipo de lubricante recomendaría para un automóvil? La viscosidad es la característica más importante de la lubricación de cualquier maquina.  Si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicación, el desgaste es mayor por falta de colchón hidrodinámica.  Si la viscosidad del aceite es muy alta para la aplicación, el consumo de energía es mayor y el desgaste puede ser mayor por falta de circulación. Solamente la viscosidad correcta maximizará la vida útil y la eficiencia del motor, transmisión, sistema hidráulico o lo que sea la aplicación. Un aceite delgado es menos resistente a fluir, por eso su viscosidad es baja. Un aceite grueso es más resistente a fluir y por eso tiene una viscosidad más alta. Las viscosidades de los aceites normalmente son medidas y especificadas en centistoke (cSt) a 40°C o 100°C. Frecuentemente se habla de esta viscosidad como viscosidad dinámica o viscosidad cinemática. Esto es la viscosidad absoluta dividido por la densidad del aceite. En la práctica es determinada midiendo el tiempo necesario para que pase una cantidad específica de aceite por un tubo capilar por gravedad a 40°C y/o 100°C. Por esta misma definición podemos ver que el aceite más viscoso ofrece más resistencia y consume más energía para moverse y permitir el movimiento de las piezas del motor, reductor, transmisión, sistema hidráulico o cualquier otro sistema que tenemos. Con todo esto entonces se recomienda un aceite con viscosidad relativamente alta ya que así protegerá contra las fricciones dentro del vehículo y debido al calor del verano la viscosidad disminuirá y así llegará a todas las partes donde se requiera lubricación en el menor tiempo posible.

3. Enuncie un método para determinar la viscosidad de los líquidos medianamente viscosos y otra para los muy viscosos. Incluya las referencias En los líquidos poco viscosos se determina su viscosidad mediante el viscosímetro de Ostwald, según la ley de POISEUILLE. Otra ley que sirve para medir viscosidades es la ley de STOKES, la cual establece una relación entre la fuerza actuante sobre una esfera de radio conocido que cae con una velocidad determinada por un fluido cuya viscosidad se desea conocer .Esta ley proporciona un método mejor que el del tubo capilar para medir las viscosidades altas de los aceites pesados y en el control de la fabricación de fibras artificiales. El coeficiente de viscosidad de un líquido puede medirse utilizando distintos métodos: Método de los platos giratorios: Consiste en medir la fuerza requerida para hacer girar uno de dos cilindros concéntricos a determinada velocidad. La velocidad de sedimentación de una de una esfera en un líquido: Este método es muy conveniente cuando se trata de soluciones con alta viscosidad, como las de los polímetros de alto peso molecular. Consiste en tomar el tiempo que requiere una esfera de dimensiones conocidas caiga a través de una una columna de longitud conocida. Todo esto se relaciona con la ecuación de Poiseuille. 

 

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.

VI.

CONCLUSIONES



Puede decirse que la viscosidad de un líquido determina la facilidad con que fluye por una superficie, pues está definida como la resistencia que presentan los líquidos al fluir.



A mayor temperatura la viscosidad disminuye, es por eso que los tiempos disminuían.



Para los líquidos de la misma clase, al aumentar al peso molecular, aumenta también la viscosidad.



La razón de la viscosidad en los líquidos se explica en la existencia de las fuerzas de cohesión que existen entre sus moléculas.



La viscosidad es directamente proporcional a la densidad. Porque si la temperatura aumenta la densidad baja y lo mismo ocurre según nuestra experiencia con la viscosidad.

VII.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES



Los materiales que se utilizan para las diversas mediciones se deben lavar y secar por completo.



Mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el viscosímetro para la determinación de las viscosidades de las diversas soluciones que se van a estudiar.



Tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se estudia pasa de un punto A a un punto B en el viscosímetro.



Procurar no introducir aire en el viscosímetro a la hora de calcular los tiempos pues esto genere una grave margen de error de toma de tiempos