Viscosidad

I. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

1.1.1. Determinación de la viscosidad de líquidos por el método del flujo capilar.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.2.1. Determinación de la energía de flujo y la entropía de flujo a partir de las mediciones de la viscosidad a diferentes temperaturas.

II. TEORIA

2.1. VISCOSIDAD:

Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un líquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales.

2.2. VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS:

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 líquido 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 líquido se introduce en el viscosímetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al bulbo B hasta que el nivel del líquido este sobre una marca a. Se deja escurrir el líquido el tiempo necesario para que su nivel descienda hasta una marca b y se mide con un cronometro. El viscosímetro se limpia, luego se añade el líquido de referencia y se repite la operación. Con este procedimiento se obtienen t1 y t2 y la viscosidad del líquido se calcula con la ecuación anterior.

2.3. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA:

El efecto de la temperatura sobre la viscosidad de u liquido es notablemente diferente del efecto sobre un gas; mientras en este ultimo caso el coeficiente aumenta con la temperatura, las viscosidades de los líquidos disminuyen invariablemente de manera marcada al elevarse la temperatura. Se han propuesto numerosas ecuaciones que relacionan viscosidad y temperatura como por ejemplo:

donde A y B son constantes para el liquido dado; se deduce que el diagrama de log( ) frente a 1/T seta una línea recta. Se pensó en otro tiempo que la variación de la fluidez con la temperatura resultaría mas fundamental que la del coeficiente de viscosidad; pero el uso de una expresión exponencial hace que la opción carezca de importancia.

2.4. DENSIDAD:

Se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad de un cuerpo esta relacionado con su flotabilidad, una sustancia flotara sobre otra si su densidad es menor.

La gravedad especifica o densidad relativa esta definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 °C. Se representa la gravedad especifica (Ge) y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua.

2.5. PICNOMETRO:

Es un aparato que se utiliza para determinar las densidades de distintas sustancia. También se conoce como frasco de densidades. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones.

III. MATERIALES Y REACTIVOS

3.1. EQUIPOS Y MATERIALES

 Viscosímetro de Oswald

 Cronometro

 Pipeta de 10 ml graduada

 Termostato

 Tubo de goma y bombilla

 Soportes y pinzas.

3.2. REACTIVOS

 Glicerina

 Tolueno

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

V. CALCULOS Y RESULTADOS

5.1. TOLEUNO

Nº TºC Masa del picometro vacío (g) M.(pic+tolueno

(g) Viscosidad H20 (cp) Vml  tolueno(seg)  H20(seg)  H20 (g/ml)

1 25 30.922 73.00814 0.895 50 4.166 3.86 0.9971

2 30 30.922 73.90385 0.8007 50 3.80 3.66 0.99567

3 35 30.922 73.62080 0.7225 50 3.40 3.40 0.994061

Nº TºK 1/T(ºK)  tolueno (g/ml)  tolueno Ln() / Ln(/) S

1 298.15 3.35x10-3 0.8417 0.8154 -0.2 0.968 -0.033 2.777

2 303.15 3.298x10-3 0.8596 0.7178 -0.33 0.835 -0.18 2.73

3 308.15 3.25x10-3 0.8539 0.6206 -0.48 0.727 -0.32 2.687

5.1.1. Calculamos la densidad:

•

•

•

5.1.2. Calculamos la viscosidad

•

•

•

5.1.3. Hallar E y A para el Tolueno

E= Energía de flujo

A= constante

• b=LnA

...