PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS

PRACTICA N. 4

“PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS”

OBJETIVOS:

- Determinar la viscosidad de dos líquidos puros a tres diferentes temperaturas, utilizando el viscosímetro de Ostwald.

- Determinar la tensión superficial de tres líquidos puros mediante el método de ascensión capilar.

- Determinar el porcentaje de error, entre el valor experimental y el reportado en la literatura

RESUMEN

Un líquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas choca miles de millones de veces en un lapso muy pequeño. Pero, las intensas fuerzas de atracción entre cada molécula, o enlaces de hidrogeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimiento libre, además de producir una cercanía menor que en la que existe en un gas entre sus moléculas. Además de esto, los líquidos presentan características que los colocan entre el estado gaseoso completamente caótico y desordenado, y por otra parte al estado sólido de un líquido (congelado) se le llama ordenado. Por lo tanto podemos mencionar los tres estados del agua (liquido universal), sólido, gaseoso y líquido.

Algunos líquidos, literalmente fluyen lentamente, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad. Si existe una mayor viscosidad, el líquido fluye más lentamente. Los líquidos como la maleza y el aceite de los motores son relativamente viscosos; el agua y los líquidos orgánicos como el tetracloruro de carbono no lo son. La viscosidad puede medirse tomando en cuenta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un líquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad. En otro método, se utilizan esferas de acero que caen a través de un líquido y se mide la velocidad de caída. Las esferas más lentamente en los líquidos más viscosos.

En un líquido, cada molécula se desplaza siempre bajo influencia de sus moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones. Sin embargo, una molécula en la superficie del líquido no está completamente rodeado por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto la tensión superficial actúa en un líquido perpendicular a cualquier línea de 1cm de longitud en la superficie del mismo.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La viscosidad es una de las propiedades físicas que representan los líquidos y esta se entiende como la resistencia que presentan al fluir. Los líquidos con coeficientes de viscosidad, bajo, se consideran móviles, ya que fluyen fácilmente y cuando la viscosidad es elevada, se dice que el líquido es viscoso.

Uno de los métodos para determinar la viscosidad de los líquidos consiste en medir el tiempo (t) de flujo de un volumen (V) dado del líquido, en el tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para un líquido, fluido virtualmente incomprensible, el flujo está gobernando por la ecuación de Poisseuille en la forma:

Donde dv/dt es la velocidad de flujo del líquido a lo largo del tubo cilíndrico de radio (r), de longitud (L) y (P1-P2) es la diferencia de presiones entre los dos extremos del tubo.

Como resulta complicada la determinación de r y L, se emplea un método de comparación entre líquido de viscosidad desconocida y el agua como liquido de referencia, considerando además que Δ P es directamente proporcional a la densidad (ρ).

μ 1 ρ1 t 1

μ O ρO t O

Dónde:

μ 1= Viscosidad del líquido desconocido.

μ O = Viscosidad del agua

LA TENSION SUPERFICIAL, es otra de las propiedades intensivas que presentan los líquidos y se define como la fuerza en dinas, que actúa perpendicular a cualquier línea de 1 cm. De longitud en la superficie del líquido.

A la tensión superficial se le ha asignado el símbolo σ. El método que se emplea en esta práctica es el ascenso capilar, donde se aplica la ecuación:

Dónde:

r= radio del tubo capilar

h=altura medida desde el nivel del líquido en el tubo de ensaye, hasta el nivel del líquido en el tubo capilar.

g= aceleración de la gravedad.

Ө= ángulo de contacto del líquido con las paredes del tubo capilar.

En los líquidos que mojan el vidrio, se considera el ángulo de contacto de cero grados y cos 0º es igual a uno, por lo tanto la ecuación se reduce a:

σ =1/2 r h Δρ g

Donde Δρ es la diferencia de densidades del líquido y su vapor.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

a) Determinación de la viscosidad a temperatura ambiente.

• Utilizando una jeringa se vierte el líquido en el estudio del viscosímetro de Ostwald hasta llena aproximadamente tres cuartas partes del volumen del vulvo.

• Soplando lentamente por la rama derecha, se hace subir el líquido hasta llegar hasta la marca “a”, para que el líquido permanezca en esta posición se tapa la rama izquierda con el dedo índice.

• Se deja fluir el líquido hacia el bulbo inferior, tomando el tiempo que emplea en descender desde la marca “a” hasta la marca “b”.

• Esta operación se repite 3 veces con cada líquido a temperatura ambiente.

b) Determinación de la viscosidad a temperaturas diferentes

• Para hacer la determinación, se coloca el viscosímetro en posición vertical y se procede como en el inciso "a".

• Para ello se introduce el viscosímetro en un vaso de precipitados de 2 litros que contiene agua a la temperatura indicada y se deja el tiempo suficiente para que el líquido de prueba alcance la misma temperatura.

• el experimento se realiza a las temperaturas de 21, 30, 35 °C.

• Realizar los cálculos correspondientes.

c) Determinación de la tensión superficial de líquidos puros a temperatura ambiente

• Se limpia perfectamente el equipo para evitar errores.

• En un tubo de ensayo se agregan de uno a dos mililitros de líquido puro.

• Se introduce el tubo capilar procurando que quede perpendicular a la superficie del líquido.

• Se mide la altura (h) entre el nivel del líquido en el tubo de ensayo y el nivel de este, en el tubo capilar.

• Realice los cálculos

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