Viscosidad

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

1. Resumen .................................................................................................1

2. Introducción ............................................................................................2

3. Principios teóricos ..................................................................................3

4. Detalles experimentales ..........................................................................6

5. Tabulación de datos y resultados experimentales ...................................8

6. Ejemplo de cálculos ..............................................................................10

7. Análisis y discusión de resultados ........................................................12

8. Conclusiones y recomendaciones .........................................................13

9. Bibliografía............................................................................................15

10. Apéndice................................................................................................16

• Cuestionario

• Gráficos

1. RESUMEN

La presente práctica tuvo como objetivo principal calcular la viscosidad y la densidad de la muestra de etanol al 20% en peso, en función de los valores teóricos para el agua. Así mismo relacionar la variación de estos valores obtenidos en función de la temperatura, para tal fin se empleo el método del viscosímetro de ostwald y el picnómetro respectivamente.

Esta experiencia se realizo a 756 mmHg de presión, 23 C de temperatura del ambiente y con una humedad relativa del 91 %, obteniéndose las viscosidades de la muestra 1.412, 1.163 y 0.969 centipoises; densidades de la muestra 0.7353, 0.7302 y 0.7251 g/cm3 a 20, 30 y 40 C respectivamente.

De estos valores obtenidos se concluye que la viscosidad y la densidad varían inversamente proporcional con el incremento de la temperatura.

Para obtener resultados más exactos y minimizar los errores se recomienda, tener mucho cuidado al momento de medir el tiempo y mantener el baño a temperatura constante.

2. INTRODUCCIÓN

La presente práctica es principalmente comprender la determinación de la viscosidad del etanol a distintas temperaturas con respecto al agua para lo cual se utilizó el viscosímetro, que es un instrumento para determinar la viscosidad, midiendo el tiempo necesario para que un volumen fijo de líquido fluya por un tubo capilar, el tiempo de flujo. En la figura1 se ilustra un viscosímetro simple. Mediante un tubo capilar largo se unen dos bulbos. Se hace subir el líquido por la rama izquierda hasta sobrepasar la marca a. Se le permite luego fluir hasta el bulbo inferior. Se mide entonces el tiempo necesario para que el liquido descienda desde a hasta b. Este es el tiempo necesario para que un volumen fijo de líquido fluya a través del capilar. La diferencia de presión varía con el tiempo durante el flujo, pero es proporcional a la densidad del líquido. Este es un método conveniente para medir la viscosidad de un líquido respecto a la del otro.

3. PRINCIPIOS TEÓRICOS

VISCOSIDAD Y FLUIDEZ

Los líquidos, al igual que los gases muestran la resistencia a fluir que se conoce como viscosidad; en general, esta es propiedad que se opone al movimiento relativo de porciones adyacentes del líquido y se puede considerar, por consiguiente, como un tipo de rozamiento interno. El coeficiente de viscosidad  se define como la fuerza por unidad de superficie, o sea, dinas por cm2, necesaria para mantener una diferencia unidad de velocidad, esto es, 1 cm. por seg., entre dos capas paralelas separados 1 cm. Si dos capas separadas por dx cm. tienen una diferencia de velocidad du cm por seg., entonces fluidez (f) que actúa por cm2 será:

f =  ( du/dx )

Los líquidos que tienen coeficientes bajos de viscosidad se dice que son movibles ya que fluyen fácilmente; por otro lado, cuando la viscosidad es elevada el líquido es viscoso y no fluye con facilidad. El recíproco del coeficiente de viscosidad se denomina fluidez, es una medida de la facilidad con que un líquido puede fluir.

Cuando un líquido fluye a través de un tubo estrecho es probable que la capa fina del líquido en contacto con las paredes sea estacionaria; por tanto, como consecuencia de la viscosidad la capa siguiente se frenara en parte, y este efecto continuara, disminuyendo cada vez mas, hasta el centro del tubo. La velocidad de flujo del líquido, bajo una presión dada, será evidentemente cuanto menor sea el radio del tubo, y Poiseuille fue el primero que dedujo la relación entre estas magnitudes. Si un líquido con un coeficiente de viscosidad  fluye con una velocidad uniforme, a razón de v mL en t seg., a través de un tubo estrecho de radio r cm y longitud l cm bajo una presión impelente de P dinas por cm2, entonces

MEDIDA DE LA VISCOSIDAD

Los líquidos no son perfectamente fluidos sino viscosos, es decir, tienden a oponerse a su flujo cuando se les aplica una fuerza. La viscosidad viene determinada por la fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes. Con el viscosímetro se mide la viscosidad relativa del líquido respecto a la del agua, que se toma como unidad. La viscosidad relativa es directamente proporcional a la densidad del líquido y al tiempo que éste tarda en fluir por el orificio, e inversamente proporcional al tiempo que invierte en fluir el mismo volumen de agua. Como la temperatura influye mucho en el valor de la viscosidad, las medidas deben realizarse a la misma temperatura.

FLUJOS DE LA CAPA LÍMITE

Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo, las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultado global de este movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.

Para hacer que una capa de fluido se mantenga moviéndose a mayor velocidad que otra capa es necesario aplicar una fuerza continua. La viscosidad en poises se define como la magnitud de la fuerza (medida en dinas por centímetro cuadrado de superficie) necesaria para mantener (en situación de equilibrio) una diferencia de velocidad de 1 cm por segundo entre capas separadas por 1 cm. La viscosidad del agua a temperatura ambiente (20 °C) es de 0,0100 poises; en el punto de ebullición (100 °C) disminuye hasta 0,0028 poises.

EFECTOS DEL CALOR

La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.

4. DETALLES EXPERIMENTALES

4.1 MATERIALES Y REACTIVOS

- Viscosímetro de Ostwald, pipeta de 10 mL, vasos, soporte universal, pinza, bombilla de jebe, picnómetro.

- Solución de etanol al 100%, 60% Y 20% en peso, agua destilada.

4.2 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. MEDICION

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