• Author / Uploaded
• Jeyson Saucedo Centurión

Citation preview

VISCOSIDAD DEL AGUA METODO DESCARGA POR CAPILAR 1.-OBJETIVO Determinar la viscosidad del agua por el metodo de descarga de fluido por un tubo capilar. 2.- FUNDAMENTO TEORICO Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a una fuerza tangencial, sin importar cuan pequeña sera esa fuerza. La facilidad con que un liquido se derrama en una indicacion de su viscosidad. definimos su viscosidad como la propiedad de un fluido que ofrece resistencia al movimiento relativo de sus moleculas. El movimiento de un fluido puede conciderarse como el deslizamiento de laminas o capas muy delgadas de fluidos en contacto mutuo , con una velocidad que esta determinada por las fuerzas de friccion entre dichas laminas y la fuerza aceleratriz aplicada exteriormente.

Según la figura 1.b se obserba q la lamina inferior en contacto con la superficie del piso se mantiene en reposo mientras q las demas laminas se desplazan con velosisidades gradualmente crecientes de modo q la velosidad (v) de cualquier lamina es proporsionalmente a su altura (b). esta relacion entre velocidades y altura nos permite definir el gradiente de velocidad. v1 v2 v3 = = =gradiente de velocidad (1) h1 h 2 h3 La fuerza aceleratriz F o la fuerza de friccion f, esta distribuida en la superficie S de la lamina. De alli que la causa del deslizamiento de la lamina y por tanto del gradiente de velocidad es la tencion F/S.los experimentos demuestran que la relacion entre la tension y el graiente de velosidad es una cantidad constante que se denomina coefiente de viscosidad dinamica (n) del fluido: F S tension γ= = (2) v gradiente de velosidad h

En el S.I la unidad de viscosidad (dinamica) es el pascal.segundo (pa.s) en el sistema c.g unidad de viscosidad se denomina poise. 1 poise (p)= dina.s/cm2 1 centipoise(cp)= 0.01p Equivalencia: 1 pa.s=10 poise=1000cp Consideremos el moviento d un liquido viscoso en un conducto cilindrico ∆ p= p 1−p 2 de radio R y longitud L. sea . La diferencia es constante de presion entre ambos extremos del tubo. La ley de poiseville indica que n ( p1− p2 ) R4 Q= (3) δnL Aplicando la ecuacion 3 al dispositivo de la figura 2. Tenemos que la p1− p2 diferencia de presion entre los extremos del capila es igual ala presion que ejerce la altura h de la columna de fluido de densidad p. p1− p2 luego, =pgh Si Q es el volumen de fluido que sale del capilar en la unidad de tiempo , la altura h de la columna de fluido disminuye, de modo que −S=

dh πpgh R4 = ( 4) dt δnL

Siendo S la seccion del deposito. Podemos escribir la ecuacion anterio. dh =−λ h(5) dt Donde λ se denomina constante del recipiente-capilar. λ=

πpgh R4 (6) δnLS

Integrando la ecuación diferencial, con la condición inicial de que en el instante t=0, la altura inicial sea b=h0. t

dh =−¿ λ∫ dt(7) h 0 h

∫¿ h0

La solución de la ecuación 7 es: −λ t h=h. e

La altura de la columna de fluido h decrece exponencialmente con el tiempo t. al aplicar logaritmos neperianos ala ecuacion 8, resulta que Ln h= ln h0 –

λt

(9) De acuerdo a la figura 3 la representacion grafita de ln b vs t es una linea recta con pendiente – λ e intercepto ln h 0.

Fenomenos fisicos analogos La ecuacion que se describe la descarga de un deposito-capilar es similar a: -la descarha de un condensador a traves de una resisitencia - la desintegracion de una sustancia radiactividad. Las variables fisicas analogas se registran en el siguiente cuadro Fluidos H, altura de la columna de fluido dh/dt ,velocidad de decrecimiento Λ , constante del recipiente- capilar

Electricidad Q, carga del condensador 1=dq/dt, intensidad de la corriente electrica 1/RC, constante del circuito

Radioactividad N, numero de nucleos sin desintegrar dN/dt, actividad radioactividad en valor absoluta Λ , constante de desintegracion

En general la viscosidad en los liquidos disminuye con la temperatura, pero aumenta en el caso de los gases. Pues en los liquidos el incremento de temperatura aumenta la separacion intermolecular(dilatacion) debilitano las fuerzas de cohesion intermolecular; mientras que en los gases el incremento de temperatura aumenta la velocidad de las moleculas y por lo tanto se incrementa con frecuencia de choques, lo que da lugar a la mayor dificultad en el movimiento. En este expiremento , el deposito-capilar consste en un recipiente deacrilico transparente seccion tranversal uniforme cuadrada(figura 4) perpendicular al deposito de acrilico y su parte inferior, se perfora he introduce un tubo de vidrio de pequeño diametro capilar. Atraves del cual se descarga la columna de fluido viscoso(agua). Una cinta metrica colocada en la parte exterior del deposito permite medir los cambios de altura de la columna de fluido en funcion del tiempo.

3. MATERIAL Y EQUIPO (

)

Materiales

instrumentos

presicion

Un repiente de vidrio

Cinta metrica

1 cm

Agua

cronometro

0.01 segundos

4. PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES 4.1

medir: 

longitud del capilar. ± 0.01

L= 1.14cm



D= 0.75cm ±

Diametro del capilar 0.01

a=40cm ± 0.05 b= 30cm ± 0.05



largo de la seccion transversal



ancho de la seccion transversal



area de la seccion transversal del deposito ± 0.03



temperatura ambiente

T= 24 C0

S=900cm2 ±

1

Figura 4. Dispositivo experimental para medir la viscosidad del agua

4.3. Llenar con agua el dispositivo hasta una altura h0 =20cm y medir el tiempo que demora el nivel del agua en disminuir hasta 19, 18, 17, 16, etc. Hasta completar la tabla.

5. PROCEDIMIENTOS Y ANALISIS Método grafico 5.1 N h(m) t(s)

1 0,2 0

2 0,19 18.9 1 N 11 12 h(m) 0,10 0,09 t(s) 28.4 29.9 3 8 Graficar h= f(t)

3 0,18 19.0 1 13 0,08 31.8 2

4 0.17 21.0 3 14 0,07 33.1 9

5 0,16 23.2 4 15 0,06 34.7 5

6 0,15 24.3 3 16 0,05 36.6 8

7 0,14 25.4 3 17 0,04 38.4 2

8 0,13 26.2 4 18 0,03 50.9 3

9 0,12 27.0 1 19 0,02 68.3 4

10 0,11 27.96 20 0,01 73.78

5.2linealice la curva anterior. Grafique lnh vs t y determine los parámetros de la recta y su respectiva ecuación: A= -0.01

B=0.21

Ecuación de la recta: y = -0.01x + 0.21 5.3 ¿tiene algún significado físico particular de la pendiente de la recta anterior? La grafica presenta una pendiente negativa. Lo cual indica que a medida que disminuye la altura h el tiempo aumenta t, actuando inversamente ambas magnitudes. 5.4 Con la información del ítem 5.2 anterior deduzca la ecuación empírica h=f(t) .h= -0.01t+0.21 5.5 utilice la ecuación 6 para determinar la viscosidad del agua.

Método estadístico 5.6 usando una calculadora científica o cualquier procesador estadístico, calcular la pendiente y el intercepto con sus respectivos errores de la recta ln=A+Bt A= -0.036 B= 0.217 Ecuación de la recta: y = -0.036x + 0.217 5.7 con la información del ítem 5.6 anterior deduzca la ecuación empírica h=f(t) .h = -0.036t + 0.217

5.8 utilice la ecuación 6 para determinar la viscosidad del agua como su respectiva incertidumbre

6 .RESULTADOS:

Método grafico

Método estadístico

Ecuación de la recta

y = -0.01x + 0.21

y = -0.036x + 0.217

Ecuación empírica

h= -0.01t+0.21

h= -0.036t+0.217

λ

7. CONCLUSIONES: 7.1: comente brevemente la naturaleza de la viscosidad y como depende esta de la temperatura del fluido. La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción. La viscosidad se corresponde con el concepto informal de "espesor". La viscosidad es una propiedad física característica de todos los fluidos que emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento.

7.2-¿Qué importancia tiene la viscosidad en los fluidos usados como lubricantes en las maquinas? La viscosidad es la característica más importante de la lubricación de cualquier máquina. o

Si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicación, el desgaste es mayor por falta de colchón hidrodinámica.

o

Si la viscosidad del aceite es muy alta para la aplicación, el consumo de energía es mayor, el desgaste puede ser mayor por falta de circulación y el aceite se calentará por fricción.

Solamente la viscosidad correcta maximizará la vida útil y la eficiencia del motor, transmisión, sistema hidráulico o lo que sea la aplicación. 7.3-analizar cuál de los datos experimentales es el que introduce un mayor error. ¿De qué forma se podrá corregir el mismo? ANÁLISIS GRÁFICO. Las gráficas se utilizan para estudiar y comprender el mecanismo de un fenómeno observado, a la vez por medio del análisis de ellas se puede obtener información sobre observaciones experimentales. En cualquier experimento científico cuantitativo es esencial indicar los posibles errores, en cualquier cantidad medida. Una vez que un error ha sido estimado debe representarse en el gráfico.

Anexo s