Viscosidad De Un Liquido

LABORATORIO N° 09

VISCOSIDAD DE UN LÍQUIDO

OBJETIVO

Determinar el coeficiente de viscosidad de un líquido.

MARCO TEORICO

La Viscosidad es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus diversas aplicaciones industriales, particularmente en el desempeño de los lubricantes usados en máquinas y mecanismos. La viscosidad de las sustancias puras varía de forma importante con la temperatura y en menor grado con la presión.

La facilidad con que un líquido se escurre es una pauta de su viscosidad.

Se define la viscosidad como la propiedad que tienen los fluidos de ofrecer resistencia al movimiento relativo de sus moléculas. También se suele definir la viscosidad como una propiedad de los fluidos que causa fricción, esto da origen a la pérdida de energía en el flujo fluido. La importancia de la fricción en las situaciones físicas depende del tipo de fluido y de la configuración física o patrón. Si la fricción es despreciable, se considera el flujo como ideal.

Viscosidad: Una propiedad física muy importante que caracteriza la resistencia al flujo de los fluidos es la viscosidad. Y se deriva como consecuencia del principio de Newton de la viscosidad. Este principio establece que para un flujo laminar y para ciertos fluidos llamamos Newtonianos, la tensión cortante es una entercara tangente a la dirección del flujo, es proporcional al gradiente de la velocidad en dirección anormal

al flujo.

Operacionalmente se expresa, así:

τ= -µ (∂v/∂n)

Donde µ se conoce con el nombre de coeficiente de viscosidad dinámica y tiene dimensiones (Ft/L2). En general la viscosidad de los fluidos incompresibles disminuye al aumentar la temperatura, mientras que, en los gases sucede lo contrario.

Ecuación de Stokes: El fluido alrededor de una esfera ha sido estudiado por Stokes.. Stokes encontró que el empuje (fuerza ejercida sobre la esfera por el flujo de un fluido alrededor de ella) vale:

Empuje= 6πresferaµv

Siendo:

resfera= el radio de la esfera v= la velocidad de la esfera

Para encontrar la velocidad final de una esfera que cae en un fluido en reposo, debe tenerse en cuenta que:

Fuerza de empuje hidrostático+ fuerza de empuje= Peso

Para el análisis de la viscosidad de algún líquido se estudian los movimientos de la

‘pelota’ en dichos fluidos haciendo uso del balance de fuerzas de la segunda Ley de

Newton.

En este caso el cuerpo ha llegado a su velocidad terminal, no se encuentra acelerado:

Fuerza de empuje hidrostático+ Fuerza de empuje - Peso= 0

Debido a que hay una ‘fuerza viscosa’ que se opone al empuje, tenemos que = Fuerza de empuje hidrostático- Fuerza de empuje- Peso= 0 Matemáticamente lo expresamos así:

ΣF = E −Fviscosa + (−mg) = 0

Sean ρesfera, ρlíquido las densidades de la esfera y del fluido tenemos lo siguiente:

(4/3) πr3ρlíquidog- (4/3)πr3ρesferag+ 6πresferaµv=0

Despejando µ obtenemos

= (2)(r2)(g)(ρesfera- ρliquido)/ (9)(v)

donde:

µ= la viscosidad del líquido problema r= radio de la esfera

g= gravedad

ρesfera = densidad de la esfera

ρliquido = densidad del líquido problema

v = velocidad, que es igual a: h/ t,

donde

t= tiempo de caída de la esfera en un marco de referencia h= longitud del tubo en el mismo marco de referencia

µ= (2)(r2)(g)(ρesfera- ρliquido)/ (9)(h/t) ecuación (*)

Ecuación de Hange- Poiseuille: Si se aplican las leyes de Newton de la viscosidad al flujo de fluidos que circulan en régimen laminar, recorriendo conductos de sección circular y uniforme, se obtiene la ecuación de Hange- Poiseuille

Q= π(-∆p)R4/ 8µL

donde:

∆p= presión total del agua abajo Q= Caudal volumétrico

R= radio del conducto

µ= viscosidad absoluta

L= longitud del conducto

En el caso de un tubo vertical la variación total en la presión únicamente se debe a la carga hidrostática, la ecuación anterior puede escribirse de la forma:

υ= πg(∆h)R4 / 8QL

en la que:

g= gravedad

∆h= diferencia de carga hidrostática υ= viscosidad cinemática

En esta ecuación nos permite relacionar las viscosidades de dos fluidos, de la siguiente

forma:

µ 1/ µ 2= ρ 1t1/ ρ 2t2

donde:

µ 1= viscosidad del líquido de referencia

µ 2= viscosidad del líquido problema

ρ 1= densidad del líquido de referencia

ρ 2= densidad del líquido problema

t1= tiempo de escurrimiento del líquido de referencia

t2= tiempo de escurrimiento del líquido problema

MATERIALES

8 canicas.

01 probeta de 1000 ml.

Aceite de carro.

Cronometro.

Vernier.

Balanza.

Regla metálica de 100 cm.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

- Se registra el tiempo y se repite este proceso con canica y con 2 diferentes marcas.

- Se determina la viscosidad en base a los datos obtenidos mediante la ecuación.

Tabla N° 01

N° D(cm) T(s) R(m) M(kg)

1 0,179 0,79 0,79 0,80 0,00795 0,0053

2 0,179 0,77 0,77 0,78 0,00775 0,0048

3 0,179 0,79 0,76 0,77 0,0078 0,0050

4 0,179 0,76 0,76 0,76 0,007775 0,0048

5 0,179 0,86 0,81 0,84 0,007975 0.0053

6 0,179 1,44 1,44 1,48 0,005175 0,0015

7 0,179 1,30 1,30 1,28 0,0054750 0,0018

8 0,179 1,30 1,30 1,32 0,00555 0,0018

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