Viscosidad De Los Liquidos

I.- OBJETIVOS:

• Observar el comportamiento de la viscosidad con la temperatura.

• Comparar la viscosidad del agua y el acetato de etilo a la misma temperatura.

• Ilustrar mediante graficas el comportamiento de la viscosidad y la temperatura.

• Calcular la viscosidad; con el viscosímetro de ostwald y determinar el tiempo.

II.-FUNDAMENTO TEÓRICO:

1) VISCOSIDAD: Es la resistencia a fluir de los líquidos, realmente es un efecto de fricción debido al desplazamiento de las capas del líquido de unas sobre otras.

En la figura, se representa un fluido comprendido entre una lámina inferior fija y una lámina superior móvil.

La capa de fluido en contacto con la lámina móvil tiene la misma velocidad que ella, mientras que la adyacente a la pared fija está en reposo. La velocidad de las distintas capas intermedias aumenta uniformemente entre ambas láminas tal como sugieren las flechas. Un flujo de este tipo se denomina laminar. Como consecuencia de este movimiento, una porción de líquido que en un determinado instante tiene la forma ABCD, al cabo de un cierto tiempo se deformará adquiriendo la forma ABC’D’.Sean dos capas de fluido de área que distan y entre las cuales existe una diferencia de velocidad .

• La fuerza por unidad de área que hay que aplicar es proporcional al gradiente de velocidad. La constante de proporcionalidad se denomina viscosidad .

En el caso particular, de que la velocidad aumente uniformemente, como se indicó en la primera figura, la expresión (1) se escribe:

En la figura, se representan dos ejemplos de movimiento de un fluido a lo largo de una tubería horizontal alimentada por un depósito grande que contiene líquido a nivel constante. Cuando el tubo horizontal está cerrado todos los tubos manométricos dispuestos a lo largo de la tubería marcan la misma presión.

Al abrir el tubo de salida los manómetros registran distinta presión según sea el tipo de fluido.

OBS: Los líquidos que tienen coeficientes de viscosidad bajos se dice que son móviles ya que fluyen fácilmente, cuando la viscosidad es elevada el líquido es viscoso. El reciproco del coeficiente de viscosidad de denomina fluidez y viene a ser la medida de la facilidad en que un liquido puede fluir.

 Fluido ideal: Un fluido ideal (figura de la izquierda) sale por la tubería con una velocidad, de acuerdo con el teorema de Torricelli. Toda la energía potencial disponible (debido a la altura h) se transforma en energía cinética.

 Viscosidad Absoluta o Dinámica : Es la fuerza tangencial por unidad de área, de los planos paralelos por una unidad de distancia, cuando el espacio que los separa está lleno con un fluido y uno de los planos se traslada con velocidad unidad en su propio plano con respecto al otro también denominado viscosidad dinámica; coeficiente de viscosidad.

 La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional es el Pascalsegundo o también newton segundo por metro cuadrado , o sea kilogramo por metro segundo . Esta unidad se conoce también con el nombre de en Francia, pero debe tenerse en cuenta que no es la misma que el descrita a continuación: El poise es la unidad correspondiente en el sistema de unidades y tiene dimensiones de dina segundo por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro cuadrado. El submúltiplo el centipoise , poises, es la unidad más utilizada para expresar la viscosidad dinámica dado que la mayoría de los fluidos poseen baja viscosidad. La relación entre el pascal segundo y el centipoise es:

2) VISCOSÍMETRO DE OSTWALD: Este viscosímetro utiliza la Ley de Hagen – Poiseville. Debido a que nosotros queremos conocer viscosidad de diferentes líquidos debemos tomar de referencia la viscosidad de un líquido patrón que en el presente laboratorio será la del agua.

 Aplicamos la fórmula (1):

: Viscosidad del líquido patrón

 Para el líquido de viscosidad desconocida se tiene:

: Viscosidad del líquido desconocido

Debido a que ambas sustancias fluyen por la misma longitud y por el mismo volumen, procedemos a dividir ambas relaciones:………………………………………………………

Dichas caídas de presión ( y guardan relación con la presión manométrica, que se muestra a continuación:

Dado que g (gravedad) y h (altura) son constantes para ambos líquidos, la ecuación se resume a:

La ecuación 2, nos ayudará más adelante para hallar la viscosidad del líquido desconocido.

A continuación se muestra un esquema con el funcionamiento del viscosímetro el cual nos ayuda a medir la viscosidad de líquidos no muy viscosos, debido que su capilar es angosto y tomar la medida de la densidad de líquidos muy viscosos tomaría mucho tiempo.

VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS: 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.

La mayoría de los métodos empleados para la medición de la viscosidad de los líquidos se basa en las ecuaciones de Poiseuille o de Stokes. La ecuación de Poiseuille para el coeficiente de viscosidad de líquidos es:

Donde V es el volumen del liquido de viscosidad que fluye en el tiempo t a través de un tubo capilar de radio r y la longitud L bajo una presión de P dinas por centímetro cuadrado. Se mide el tiempo de flujo de los líquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades de los líquidos, se puede escribir como:

Las cantidades t1 y t2 se miden más adecuadamente con un viscosímetro de Ostwald. Una cantidad definida de liquido se introduce en el viscosímetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al bulbo B hasta que el

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