Determinación De La Viscosidad METODO DE STOKES

PRACTICA Nº1

Determinación de la Viscosidad

METODO DE STOKES

Introducción.-

La viscosidad es la propiedad física de los fluidos por la cual tienden a adherirse al contorno de los cuerpos con los que se ponen en contacto.

Desde el punto de vista aerodinámico, la viscosidad es la resistencia que presentan los fluidos en movimiento, a que una capa de los mismos se deslice sobre las otras.

De acuerdo a esta última definición, puede considerarse a la viscosidad como la resistencia de rozamiento interno, por ello un fluido perfecto sería aquel en el cual las fuerzas de la viscosidad fueran constantemente nulas, pero en cambio todos los fluidos reales son viscosos

Objetivos.-

Objetivo General.

Comprobar experimentalmente, la validez de la Ley de STOKES y la ecuación de FANKER, para diferentes sustancias

Objetivos específicos.

Determinación de la viscosidad de la glicerina.

Determinación de la viscosidad del shampoo

Determinación de la viscosidad haciendo variar el diámetro de una esfera

Determinación de la viscosidad, haciendo variar la altura

Fundamento teórico.

En los fluidos newtonianos la relación entre el esfuerzo de corte y el gradiente transversal de velocidades, llamado coeficiente de viscosidad, es constante .Georges Stokes demostró que la fuerza de rozamiento viscoso sobre una esfera en movimiento en un fluido en régimen laminar, con número de Reynolds R < 1, es proporcional a la velocidad Puede probarse entonces que una esfera que cae en el seno de un fluido en las condiciones de validez de la ley de Stokes, alcanzará una velocidad máxima cuando la suma de la fuerza de arrastre y el empuje equilibre su peso. La medición de esta velocidad límite permite determinar el coeficiente de viscosidad μ_k

Si realizamos una sumatoria de fuerzas en “y” para una esfera, sumergida en un líquido viscoso tenemos:

∑▒F_Y =0

E +R-W=0

E +R =W (1) donde:

R = 6πrμ_k v (2)

W = ρ_esfera*g* V_(esfera ) (3)

E = ρ_liquido*g* V_(esfera ) (4)

V_(esfera )= π█(d@6)^3 (5)

Sustituyendo (2),(3),(4) en (1)

ρ_liquido*g* V_(esfera )+ 6πrμ_k v= ρ_esfera*g* V_(esfera ) (6)

Sustituyendo (5) en (6)

ρ_liquido*g* π█(d@6)^3+ 6πrμ_k v = ρ_esfera*g* π█(d@6)^3

como: d=2r

ρ_liquido*g* π█((2r)@6)^3+ 6πrμ_k v = ρ_esfera*g* π█((2r)@6)^3

Despejamos μ_k de la ecuación:

μ_k= (ρ_esfera*g* π█((2r)@6)^3-ρ_liquido*g* π█((2r)@6)^3 )/6πrv

Factorizando g* π█((2r)@6)^3y simplificando algunos términos:

μ_k= (π█((2r)@6)^3*g(ρ_esfera -ρ_liquido ) )/6πrv

Obtenemos la ecuación de la viscosidad de Stokes dada por la sgte. Expresión:

μ_k= (2r^2*g(ρ_esfera -ρ_liquido ) )/(9 h/t)

Descripción del experimento

Material y equipo

Esferas de vidrio y metal ( 4pepas, 3 perdigones)

Imán

Cronometro

Probetas (10ml, 250ml, 500ml)

Regla

Escalimetro

Marcador de agua

Reactivos.

Shampoo (ballerina, naturex)

Glicerina

Procedimiento experimental

Descripción

Se vertieron los líquidos viscosos (shampoo blanco, shampoo verde y glicerina) en las probetas de 250ml y 500ml

Se fijaron alturas en cada probeta para la toma de datos; para la probeta de 250ml se fijo una sola altura de (20 cm); para la probeta de 500ml se fijaron diferentes alturas a lo largo de la probeta (5, 7, 6,8 cm)

Se dejo caer individualmente las esferas (pepas y perdigones), cronometrando el tiempo de su caída para cada altura en ambas probetas

Se repitió la operación para cada esfera en los diferentes líquidos viscosos

Para el cálculo de la densidad de los líquidos

Se pesaron individualmente diferentes probetas de 10ml

Se colocaron en cada una de ellas un líquido viscoso diferente, tomando como dato los diferentes volúmenes

Posteriormente se peso cada probeta con el líquido correspondiente

Diferenciando el peso de la probeta con el líquido y la probeta vacía se obtiene el peso del líquido viscoso para calcular la densidad

Cálculos

Tabulación de datos experimentales (haciendo variar el diámetro de las esferas)

Tabla 6.1.1 Para la glicerina

Pepas:

Altura del liquido

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1 t2 t ̅

20 0.220 0.400 4.900 4.900 4.900

0.139 5.350 5.400 5.375

0.130 5.800 5.750 5.775

0.900 6.520 6.500 6.510

Perdigones:

Altura del liquido

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1 t2 t ̅

20 0.410 0.400 2.200 2.340 2.270

0.250 4.000 3.870 3.935

0.180 5.700 5.760 5.730

Tabla 6.1.2. Para el shampoo blanco

Pepas

Altura del liquido

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1 t2 t ̅

20 0.220 0.400 18.200 18.130 18.165

0.139 18.900 18.400 18.750

0.130 19.000 19.600 19.300

0.900 25.000 24.500 24.750

Perdigones

Altura del liquido

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1 t2 t ̅

20 0.410 0.400 8.400 8.300 8.350

0.250 16.200 16.200 16.200

0.180 23.200 23.580 23.390

Tabla 6.1.3. Para el shampoo verde

Pepas

Altura del liquido

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1 t2 t ̅

20 0.220 0.400 9.500 9.450 9.475

0.139 9700 9.640 9.670

0.130 11.000 10.830 10.915

0.900 14.100 13.950 14.025

Perdigones

Altura del liquido

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1 t2 t ̅

20 0.410 0.400 4.100 4.050 4.075

0.250 9.100 8.950 9.025

0.180 13.800 13.650 13.725

Tabulación de datos experimentales(haciendo variar la altura)

Tabla 6.2.1. Para la glicerina

Pepas

Altura

h (cm) Diámetro de la esfera

d (cm) Diámetro del tubo

D (cm) t1

(s) t2

(s) t ̅

(s)

h1 5 0.220 5.305 0.500 0.540 0.520

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