FÍSICOQUÍMICA Y OPERACIONES UNITARIAS

INFORME DE LABORATORIO N°3

VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS

ALUMNOS:

Bruno Ramirez, Yeraldine Edith

Chuco Torres, Jesús Teobaldo

Cruz Ruiz, Johan Erick

PROFESOR: Ing. Parra Osorio, Hernán

2015

ÍNDICE1. OBJETIVOS................................................................................................2

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.............................................................................2

3. DECRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO................................................................3

4. DATOS EXPERIMENTALES..........................................................................4

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS.......................................................................4

6. CUESTIONARIO..........................................................................................7

7. RECOMENDACIONES..................................................................................7

8. CONCLUSIONES.........................................................................................8

9. BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................8

10. ANEXO......................................................................................................8

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas

1. OBJETIVOS

- Adquirir destreza en el estudio y medición de la viscosidad de líquidos usando el viscosímetro de Ostwald.

- Observar el efecto de la variación de la temperatura en la viscosidad de los líquidos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Viscosidad

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 lentamente.

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.

Ley de Hagen - PoiseuilleLa 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:

2

μ= π r4 t Δ P8 LV

Esta ley se aplica en el viscosímetro de Ostwald, donde r es el radio del tubo delgado de longitud L, por el que fluye un volumen de líquido, V, en un tiempo, t, bajo una caída de presión ∆P.

Se mide el tiempo de flujo de los líquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades de los líquidos (∆P=hρg), se puede escribir como:

μ1

μ2

=t 1 ρ1

t 2 ρ2

Donde t es el tiempo que tarda un líquido en pasar entre 2 marcas y el subíndice 1 se refiere al líquido desconocido.

Viscosidad Cinemática

La medida más común en la mecánica se conoce como viscosidad cinemática, o “centistock” abreviada cSt y se representa por V. Para calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido. Cuando un laboratorio mide la viscosidad, mide esta resistencia y cruza con una tabla (manual o automática) para reportar la viscosidad cSt.

ν=μρ

La viscosidad varía inversamente proporcional con la temperatura. Por

eso su valor no tiene utilidad si no se relaciona con la temperatura a la que el resultado es reportado.

3. DECRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO

3

4. DATOS EXPERIMENTALES

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS

a) Calcule la viscosidad dinámica μ (centipoise) del agua a las temperaturas de la tabla.

FLUIDO TEMPERATURAS (°C)

DENSIDAD (gr/cm3)

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

ν (centistokes)

AGUA20 0.998 1.00230 0.996 0.80240 0.992 0.66250 0.988 0.555

Par hallar la viscosidad dinámica del agua se usará la relación de viscosidad cinemática y viscosidad dinámica, cual es:

μ=υρDonde:

μ :viscosidad dinámica(centipoise :gr

100 cms)

υ : viscosidad cinemática (centistokes :cm2

100 s)

ρ :densidad ( gr

cm3)

4

FLUIDO TEMPERATURAS (°C)

DENSIDAD (gr/cm3)

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

ν Centistokes)

TIEMPO (s)

AGUA20 0.998 1.002 16240 0.992 0.662 12150 0.988 0.555 104

FLUIDO TEMPERATURAS (°C)

DENSIDAD (gr/cm3)

Tiempo (s)

PROPANOL20 0.804 45140 0.786 31450 0.777 275

A 20°C

μ=1.002 x 0.998

μ=0.799centipoise

A 30°C

μ=0.802x 0.996

μ=0.999centipoise

A 40°C

μ=0.662x 0.992

μ=0.657centipoise

A 50°C

μ=0.555x 0.988

μ=0.548centipoise

Nuevos datos

FLUIDO TEMPERATURAS (°C)

DENSIDAD (gr/cm3)

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

ν (centistokes)

VISCOSIDAD DINÁMICA

μ (centipoise)

AGUA20 0.998 1.002 0.99930 0.996 0.802 0.79940 0.992 0.662 0.65750 0.988 0.555 0.548

b) Calcule según sus resultados la viscosidad dinámica μ (centipoise) del propanol a las temperaturas del experimento.

La viscosidad dinámica del propanol a las temperaturas trabajadas se calculará usando la ley de Hagen-Poiseuille la cual indica la siguiente relación:

5

μ¿

μagua

=t ¿ ρ¿

t agua ρagua

Donde:

μ :viscosidad dinámica(centipoise :gr

100 cms)

ρ :densidad ( gr

cm3)

t : tiempo que empleaellíquido paradesplazarse entre2marcast : t

Despejando de la ecuación, la viscosidad dinámica del propanol queda dada por:

μ¿=μagua xt¿ ρ¿

t agua ρagua

Remplazando los valores de la tabla:

μ¿20 °C=0.999 x

451x 0.804162x 0.998

μ¿20 °C=2.241

μ¿40 °C=0.657 x

314 x0.786121 x0.992

μ¿40 °C=1.351

μ¿50 °C=0.548 x

275 x 0.777104 x 0.988

μ¿50 °C=1.140

FLUIDO TEMPERATURAS (°C)

DENSIDAD (gr/cm3)

Tiempo (s)

VISCOSIDAD DINÁMICA

μ (Centipoise)

PROPANOL20 0.804 451 2.241

40 0.786 314 1.351

6

50 0.777 275 1.14

c) Grafique la dependencia de la viscosidad μ del agua con la temperatura (K)

d) Grafique la dependencia experimental de la viscosidad μ (cpoises) del propanol con la temperatura (Kelvin)

6. CUESTIONARIO

Pregunta del grupo:

b) ¿Cómo varía la viscosidad de los líquidos con la presión?

7. RECOMENDACIONES- Se debe tener mucha atención y precisión para tomar los tiempos que tarda

cada fluido (agua y propanol) en pasar entre las 2 marcas del viscosímetro.- Se debe tener cuidado en que ninguna impureza que pueda afectar la

viscosidad de los líquidos caiga a estos.- El cambio de temperatura se debe hacer con el viscosímetro dentro del

recipiente de agua para que el líquido en estudio tenga una temperatura uniforme.

- Al cambiar de líquido (agua) en el viscosímetro se recomienda dejar secar este antes de agregar el nuevo líquido (propanol) con el fin de no alterar la viscosidad del nuevo líquido.

8. CONCLUSIONES- La viscosidad de los líquidos estudiados (agua y propanol) disminuyen a

medida que se incrementa la temperatura, por lo cual el líquido se vuelve más fluido, esto se puede comprobar en las gráficas.

- Un líquido al presentar más fluidez le toma menos tiempo en descargarse del viscosímetro. Esto nos indica que cuando en un fluido baja su viscosidad este presenta menos resistencia a fluir.

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9. BIBLIOGRAFÍA

- UNAM, 1999 - Canales Margarita, Hernandez Tzasná, Meraz Samuel, Fisicoquímica https://books.google.com.pe/books?id=SLkD5UoWPaUC&pg=PA124&lpg=PA124&dq=viscosidad+fisicoquimica&source=bl&ots=SLGsgDRsan&sig=xX6htwu_ziw9o7B4cPN_Jx6qrIM&hl=es-419&sa=X&ved=0CCYQ6AEwAmoVChMIsoe50-nRyAIVRZseCh3rdQBr#v=onepage&q=viscosidad%20fisicoquimica&f=falseConsultado: 20/10/15

- http://bohr.inf.um.es/miembros/moo/p-flr.pdfConsultado: 20/10/15

10.ANEXO

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