LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA

Práctica Nro.9 VISCOSIDAD

Fecha: Viernes 11 de mayo de 2012

RESÚMEN

La viscosidad es una característica de los fluidos en movimiento, que muestra una tendencia de oposición hacia su flujo ante la aplicación de una fuerza. Cuanta más resistencia oponen los líquidos a fluir, más viscosidad poseen. Los líquidos, a diferencia de los sólidos, se caracterizan por fluir, lo que significa que al ser sometidos a una fuerza, sus moléculas se desplazan, tanto más rápidamente como sea el tamaño de sus moléculas. Si son más grandes, lo harán más lentamente1.

En la práctica de laboratorio se determina la viscosidad de diferentes líquidos mediante el método de Ostwald, el método de caída de las esferas y el método del cilindro rotatorio.

ABSTRACT

Viscosity is a property of fluids in motion, showing a trend in opposition to its flow to the application of a force. Oppose more resistance to flow of liquids, have higher viscosity. Liquids, as opposed to solids, characterized by flowing, which means that when subjected to a force, the molecules are shifted, the more rapidly as the size of their molecules. If it is larger, they will more slowly1.

In the lab determining the viscosity of different liquids through Ostwald method, the method of fall of the spheres and the rotating cylinder method.

DATOS, TABLAS Y CÁLCULOS

Masa promedio de las esferas: 1,05 g

Diámetro Promedio de las esferas (medido con Regla Vernier): 0,60 cm.

Radio Promedio de las esferas: 0,30 cm.

MÉTODO DE LA CAÍDA DE LAS ESFERAS (Miel de Abeja):

Tiempo Promedio de caída: 12,25 s

Altura: 12,5 cm

Densidad de las Esferas:

(adimensional)

Densidad de la Miel: (Método del Picnómetro)

v = 42,87 g (T = 18 ºC)

a = 67,80 g (T = 18 ºC)

s = 78,24 g (T = 18 ºC)

(adimensional)

Índice de Viscosidad de la Miel:

g = 980 cm/s

MÉTODO DEL CILINDRO ROTATORIO:

Muestra Miel:Aguja Nº: 5V = 50 rpmFactor de Corrección: 80 = (74,5 – 0,5)(80) = 5920 cPoise

MÉTODO DE OSTWADDeterminación Nro. Sustancia Patrón:

Agua destiladaTiempo(s)

Muestra: Bebida no alcohólica, jugo sabor manzana.Tiempo

1 44,84 85,552 44,05 84,543 43,61 82,244 43,80 80,345 43,13 79,53Promedio 43,89 82,44

Densidad Jugo de ManzanaPeso del picnómetro= 18.4556gPeso del picnómetro con jugo =47.3436gDensidad=1.15552g/mlTemperatura: 20°C

2= 1(d2.t2/ d1.t1)

1: Viscosidad del Agua destilada a 20°C =0,01Stoke=1cStoke2

d1: Densidad del Agua destilada a 20°Ct1: Tiempo de flujo del agua destilada por el viscosímetro.2: Viscosidad del líquido problema.d2: Densidad del líquido problema.t2: Tiempo de flujo del líquido problema por el viscosímetro.

2: 0,01 (1,1555g/ml).(82,44s) (1,00406 g/ml).(43,89s)

2: 0,0216 Stokes

DISCUSIÓN

Se pudo determinar el coeficiente de viscosidad de la miel de abeja, por el método de la caída de las esferas cuyo valor es de 48,16 St.

Además se pudo determinar coeficiente de viscosidad de la miel de abeja, por el método de los cilindros rotatorios cuyo valor es de 5920 cPoise. Ambos resultados no pueden ser comparados ya que los fundamentos de los métodos utilizados son distintos, así mismo, no se procedió a comparar con valores tabulados ya que no figuran en bibliografía3.

Cabe mencionar que la viscosidad de la miel de abeja se debe a que la misma está compuesta por carbohidratos, que son moléculas que forman puentes de Hidrógeno intra e intermoleculares, y son de gran tamaño4. Estos factores, además de la forma de la molécula afectan a la viscosidad de ésta sustancia.

También se determinó la viscosidad de una muestra de jugo de manzana (artificial en tetra pack) mediante el método de Ostwald cuyo valor es de de 0,0216 Stokes.

Se recomienda que los instrumentales estén limpios y secos ya que alguna impureza en los instrumentales afectaría el valor de los resultados.

CONCLUSIÓN

Se determinó experimentalmente la viscosidad de una muestra de miel de abeja y jugo de manzana, empleando el método de Ostwald, el método de caída de las esferas y el método del cilindro rotatorio.

No se pudo comparar los valores obtenidos en la muestra de miel de abeja con valores tabulados ya a que los valores varían de una muestra a otra, debido a la naturaleza de la sustancia, del mismo modo, no se pudo comparar el valor obtenido de la muestra de jugo de manzana ya que no figura en la bibliografía5.

BIBLIOGRAFÍA

1. [en línea] José Roldán Viloria. Prontuario básico de los fluidos.

http://books.google.com.py/books?id=3mOGBsP2E0AC&pg=PA39&lpg=PA39&dq=viscosidad+del+agua+a+20%C2%B0c+en+stokes&source=bl&ots=u4A3DRUWQZ&sig=y5bRJhZs4rB8Qo2R6PsHKGActcM&hl=es&sa=X&ei=PBesT6nbEIS3twfjvf3vAw&ved=0CEEQ6AEwBA#v=onepage&q=viscosidad%20del%20agua%20a%2020%C2%B0c%20en%20stokes&f=false

2. Earle, R. L., Ingeniería de los Alimentos, Alambra S.A., España 1979, Pág. 332

3 y 5 Codex Alimentarius, Norma Paraguaya de Bebidas (jugos), tablas consultadas en libros de alimentos y bebidas.

4. Jirgensons B., Straumanis M.E., Compendio de Química Coloidal, CECSA, México 1965, pág. 610

CUESTIONARIO

1. Discutir los errores experimentales en éste experimento.

Los Instrumentales húmedos y sucios ya afectan a los valores de las mediciones, se debe tener cuidado en especial con el viscosímetro de Ostwald, el mismo debe estar seco y limpio antes e su utilización.

La realización mediciones debe realizar, en lo posible, un mismo analista, para no introducir errores sistemáticos y aleatorios.

2. Definir coeficiente de viscosidad, así como la unidad de poise.

La viscosidad: Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.

Centipoise: Es la cantidad de fuerza necesaria para mover una capa de líquido en relación con otro líquido. Centipoise se considera la unidad estándar de medición para líquidos de todo tipo. Se trata de una centésima de equilibrio. El símbolo de centipoise es CP o cps , en función de la fuente.

3. En el Método de Ostwald ¿Por qué es necesario asegurarse que el viscosímetro esté montado verticalmente?

Para que los líquidos circulen al mismo nivel dentro del viscosímetro ya que por acción de la gravedad se efectúa la circulación de los líquidos en éste viscosímetro.

4. ¿Qué error se puede introducir en los coeficientes de viscosidad medidos por éste método, la tensión superficial de cada líquido?

Utilizar el viscosímetro húmedo, interfiriendo así con la viscosidad de la sustancias, también, no usar soporte para el viscosímetro, manteniéndolo desnivelado.

5. ¿Qué diferencia existe entre Stokes y Centipoise? Explicar la importancia de los mismos.

Para la viscosidad dinámica los valores se expresan en poise mientras que para la viscosidad cinemática los valores se expresan en Stokes.

La unidad cgs para la viscosidad dinámica es el poise (1 poise (P) ≡ 1g·(s·cm)−1 ≡ 1

dina·s·cm−2 ≡ 0,1 Pa·s), cuyo nombre homenajea al fisiólogo francés Jean Louis Marie

Poiseuille (1799-1869). Se suele usar más su submúltiplo el centipoise (cP). El centipoise

es más usado debido a que el agua tiene una viscosidad de 1,0020 cP a 20 °C.

1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s) = 0,1 Pa·s

1 centipoise = 1 mPa·s

La unidad física de la viscosidad cinemática en el sistema CGS es el stoke (abreviado S o St), cuyo nombre proviene del físico irlandés George Gabriel Stokes (1819-1903). A veces se expresa en términos de centistokes (cS o cSt).

1 stoke = 100 centistokes = 1 cm²/s = 0,0001  m²/s

6. Explicar como afecta la temperatura al coeficiente de viscosidad.

La viscosidad absoluta de la mayoría de fluidos muestra una gran variación con la temperatura, pero es relativamente insensible a la presión, a menos que ésta alcance valores elevados.

Esta dependencia se explica al considerar la interpretación microscópicamolecular de la viscosidad. Este es, en efecto, uno de los casos en los cuales consideraciones de tipo molecular arrojan cierta luz sobre el comportamiento macroscópico de la materia. Desde el punto microscópico, la viscosidad, es decir la resistencia a la deformación de un fluido, tiene un doble origen: por una parte las moléculas se atraen entre sí mediante fuerzas de cohesión que dificultan un desplazamiento relativo y, por otra parte, la agitación térmica produce una transferencia de cantidad de movimiento entre capas que no se mueve con la misma velocidad. Como resultado de este doble efecto, la viscosidad resulta depender de la temperatura y de la presión.

En el caso de los líquidos, las fuerzas cohesivas son preponderantes y disminuyen con un aumento de temperatura. En el caso de los gases la transferencia de la cantidad de movimiento origina principalmente la viscosidad. Por ello, en los gases aumenta con la temperatura, En cuanto a la presión, su influencia es pequeña y generalmente se desprecia.

7. En la industria química, de ordinario se considera el régimen de flujo turbulento de diferentes líquidos ¿Qué significa esto? ¿Qué diferencia existe con el denominado flujo laminar?

El flujo turbulento o corriente turbulenta es el movimiento de un fluido que se da de forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos, como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.Mientras que, al contrario, se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos, o en capas cilíndricas coaxiales. La pérdida de energía es proporcional a la velocidad media. El perfil de velocidades tiene forma de una parábola, donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. 

Para distinguir entre flujo turbulento y laminar se debe calcular el num. de Reynolds (Re) y si:Re<2300 ---> Laminar.Re>2300 ---> Turbulento.

La diferencia radica en el fluido, un líquido que se mueve en régimen laminar es más denso, contrario a un fluido que se mueve en régimen turbulento es menos denso, el aceite le cuesta más para moverse en régimen turbulento y requiere más velocidad que el aire que casi en cuanto se empieza a mover ya lo hace en régimen turbulento; es más fácil mover un fluido de regimen turbulento que uno laminar.