UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE ING. ELECTRONICA Y ELECTRICA

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

TEMA: VISCOSIDAD

(EXPERIENCIA 4)

CURSO: LABORATORIO DE FISICA II

PROFESOR: MIGUEL CASTILLO

INTEGRANTES:

NOMBRES CODIGOCAHUIN MEDINA JOSEPH 10190059

HUAPAYA CHUMPITAZ PABLO 10190074PEREZ NICHO CESAR 10190254

MEZA CARBAJAL DAVID 10070205MONTALVO HIROYASU LUIS 10190226

2011

VISCOSIDADEXPERIMENTO N° 4

I. OBJETIVO:

Determinar en forma cuantitativa el coeficiente de viscosidad de un líquido en

función de la viscosidad conocida de otro líquido.

II. MATERIALES:

Soporte universal

Clamp

Pinza con agarradera

Viscosímetro de OSTWALD

Termómetro

Vaso de precipitados, 1 500 ml.

Probeta graduada de 10ml

Balanza digital

Cronometro

Picnómetro

Líquidos: agua, alcohol y ron

VASO DE PRECIPITADO SOPORTE UNIVERSAL

PROBETA GRADUADA TERMÓMETRO

BALANZA DE TRES BRAZOSCRONÓMETRO

PIE DE REY VISCOSÍMETRO

AGUA DESTILADA ALCOHOL ETÍLICO

III. FUNDAMENTOS TEORICOS:

La viscosidad es lo contrario de la fluidez, generalmente se define como resistencia

al flujo. Los líquidos (y también los gases) pueden fluir, es decir desplazarse una

porción respecto a otra. Las fuerzas de cohesión entre moléculas originan una

resistencia interna a este desplazamiento relativo denominado viscosidad.

Se llama viscosidad o frotamiento interno a la resistencia experimentada por una

porción de un líquido cuado se desliza sobre otra como consecuencia del

rozamiento molecular. El agua fluye más fácilmente que la melaza y esta con más

facilidad que una pasta de caucho. Los aceites de motor están clasificados en una

escala que corresponde a su viscosidad .Como la viscosidad normalmente aumenta

cuando disminuye la temperatura tenemos que reemplazar el aceite para motor

“pero de verano” (alta viscosidad) con uno de viscosidad mas baja para el tiempo

frió.

En base al modelo cinético molecular. La viscosidad de los gases aumenta al

aumentar la temperatura. La viscosidad de los líquidos disminuye al aumentar al

temperatura. Las viscosidades de los líquidos se miden comúnmente con el

viscosímetro de Ostwald, o para líquidos mas viscosos con el viscosímetro de esfera

.La unidad de viscosidad es el poise (1g.cm-1.s –1), es el mas favorable para

determinar la viscosidad de un liquido por comparación con otro liquido cuya

viscosidad ya es conocida y en condiciones experimentales idénticas

VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS

¿POR QUÉ LA MIEL NO FLUYE DE MANERA TAN RÁPIDA COMO LO HACEN EL

AGUA, EL ACEITE, LA SANGRE, ETC?

ES DEBIDO A SU VISCOSIDAD, PROPIEDAD DEL FLUIDO POR LA CUAL SE

MANIFIESTA QUE TAN INTENSA ES LA OPOSICION A FLUIR CUANDO SE LE

APLICA UNA FUERZA.

La viscosidad de un liquido puede ser determinado su velocidad de flujo a través de

un bulbo capilar.

Para el volumen (V) de un líquido que fluye a través de un tubo capilar de radio r,

longitud L, en un tiempo t, bajo una diferencia de presión P; su viscosidad es

expresada mediante la ecuación de Poiseuille:

La unidad de viscosidad en el SI es el N.s/m2 = Pa.s.: Una unidad antigua, pero de

uso común es la dina/cm2, llamada poise en honor a Poiseuille. Estas unidades

están relacionadas por

1 Pa.s = 10 poise

El gasto Q de un líquido o la viscosidad de volumen de flujo esta dado de la

siguiente manera:

Donde V es el volumen del líquido de viscosidad “” escurriéndose a través de un

tubo capilar de longitud de longitud “L” de radio “R” bajo la diferencia de presión

(P2 – P1) en el tiempo “t”.

Despejando “” se tiene:

Consideramos dos líquidos de volúmenes iguales y observamos los tiempos t1 , t2

que empleados en atravesar una sección transversal del mismo tubo y recordemos

que (P2 – P1) es proporcional a la densidad del liquido, se puede establecer que :

Las cantidades t1 y t2 se miden más adecuadamente con un viscosímetro de

Ostwald. Una cantidad definida de liquido se introduce en el viscosímetro

sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al bulbo B hasta que

el nivel del liquido este sobre una marca a. Se deja escurrir el liquido el tiempo

necesario para que su nivel descienda hasta una marca b y se mide con un

cronometro. El viscosímetro se limpia, luego se añade el líquido de referencia y se

repite la operación. Con este procedimiento se obtienen t1 y t2 y la viscosidad del

líquido se calcula con la ecuación anterior.

Donde:

η1: es la viscosidad del líquido desconocido.

η2: es la viscosidad del líquido conocido.

ρ1, ρ2: son las densidades respectivas.

t1, t2: son los tiempos respectivos.

Δt1, Δt2: son los errores absolutos de los tiempos respectivos.

La dependencia entre la viscosidad y la temperatura para el liquido, está dad por

la relación,

Despejando η,

Donde:

E: es la energía de activación para el flujo

A: es una constante

R: es la constante universal de los gases

T: es la temperatura (en escala absoluta)

IV. EXPERIMENTO

MONTAJE

Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental la Figura 2

PROCEDIMIENTO

1. Determine las densidades del agua destilada, alcohol y ron. Use el

picnómetro ( o la probeta de 10ml ) y la balanza digital

Ρagua = 0.95 g/ml Ρalcohol = 0.90 g/ml Ρagua = 0.90 g/ml

2. Vierta agua destilada en el viscosímetro hasta que llene el bulbo C ( figura

2 )

3. Insufle aire por la rama ancha hasta que la superficie del liquido por la otra

rama delgada supere la señal A. Cubra la rama ancha con un dedo; evitara

asi que el liquido descienda por gravedad.

4. Atención todo el grupo : destape la rama y con el cronometro tomen el

tiempo que tarda el liquido en pasar por el menisco, desde la señal A hasta

la señal B. Anote los valores en la Tabla 1. Para determinar la viscosidad

del liquido desconocido, repita cinco veces los pasos del 2 a 4.

5. Reemplace los valores en la ecuación (3) y evalúe la viscosidad

desconocida.

ηAgua Destilada (T=20OC)=1.005

6. Caliente agua en baño María a la temperatura de 50 oC (utilice el vaso de

precipitado grande casi lleno con agua), y repita los pasos anteriores.

Anote los valores en la tabla 1

Nota: Apague el mechero antes de sobrepasar la temperatura indicada

ηAgua Destilada (T=50OC)= 0.0008134

= =0.0008134

TABLA 1

T1=25 T2= 50 oC

Agua t1(s) t2(s)

1 3.47 3.12

2 3.37 3.00

3 3.20 3.00

4 3.37 3.00

5 3.25 3.06

Δt 0.15 0.088

Legenda: T=Temperatura(oC), t=tiempo(s), Δt=error absoluto en la medida de t.

PARA TEMPERATURA 25 oC

tprom=3.33

σ=

Ea= Δt=

σ=0.096 Ea=0.14 Ei=0.05

Δt=0.15

PARA TEMPERATURA 50 oC

Tprom=3.04

σ=0.048 Ea=0.072 Ei=0.05

Δt=0.088

PARA REFORZAR

Repita los pasos anteriores utilizando alcohol y ron.

Alco

col

T1=26.6 T2=50

Ron

T1=26.6 T2=50

t1(s) t2(s) t1(s) t2(s)

1 5.56 4.47 1 4.00 3.47

2 5.87 4.41 2 3.93 3.34

3 5.59 4.50 3 3.97 3.53

4 5.88 4.47 4 4.18 3.62

5 5.75 4.47 5 4.10 3.50

Δt 0.201 0.067 Δt 0.104 0.14

PARA RON TEMPERATURA 50 oC

Tprom=4.46

σ=0.030 Ea=0.045 Ei=0.05

Δt=0.067

PARA ALCOHOL TEMPERATURA 50 oC

Tprom=3.49

σ=0.091 Ea=0.1365 Ei=0.05

Δt=0.14

Alcohol (T=50OC)=

= =0.0009695

ron (T=50OC)=

= =0.0007546

TABLA DE VISCOSIDAD DEL AGUA A DIFERENTES TEMPERATURAS

Temperatur

a

°C

Viscosidad

dinámica

kg / (m·s)

Temperat

ura

°C

Viscosidad

dinámica

kg / (m·s)

Temperatur

a

°C

Viscosidad

dinámica

kg / (m·s)

0 0,001792 34 0,000734 68 0,000416

1 0,001731 35 0,000720 69 0,000410

2 0,001674 36 0,000705 70 0,000404

3 0,001620 37 0,000692 71 0,000399

4 0,001569 38 0,000678 72 0,000394

5 0,001520 39 0,000666 73 0,000388

6 0,001473 40 0,000653 74 0,000383

7 0,001429 41 0,000641 75 0,000378

8 0,001386 42 0,000629 76 0,000373

9 0,001346 43 0,000618 77 0,000369

10 0,001308 44 0,000607 78 0,000364

11 0,001271 45 0,000596 79 0,000359

12 0,001236 46 0,000586 80 0,000355

13 0,001202 47 0,000576 81 0,000351

14 0,001170 48 0,000566 82 0,000346

15 0,001139 49 0,000556 83 0,000342

16 0,001109 50 0,000547 84 0,000338

17 0,001081 51 0,000538 85 0,000334

18 0,001054 52 0,000529 86 0,000330

19 0,001028 53 0,000521 87 0,000326

20 0,001003 54 0,000512 88 0,000322

21 0,000979 55 0,000504 89 0,000319

22 0,000955 56 0,000496 90 0,000315

23 0,000933 57 0,000489 91 0,000311

24 0,000911 58 0,000481 92 0,000308

25 0,000891 59 0,000474 93 0,000304

26 0,000871 60 0,000467 94 0,000301

27 0,000852 61 0,000460 95 0,000298

28 0,000833 62 0,000453 96 0,000295

29 0,000815 63 0,000447 97 0,000291

30 0,000798 64 0,000440 98 0,000288

31 0,000781 65 0,000434 99 0,000285

32 0,000765 66 0,000428 100 0,000282

33 0.000749 67 0.000422

EVALUACIÓN

RESPUESTA 1

*Determinación del coeficiente de viscosidad del agua:

*Determinación del coeficiente de viscosidad del alcohol:

La gravedad específica tiene un valor adimensional, este cálculo es el mismo para

las temperatura de 30 y 40 °C.

Para determinación la densidad del etanol se dice que guarda una relación con la

densidad del agua respecto a la gravedad específica calculada, entonces:

Y para una temperatura de 20 °C el agua tiene una densidad de 0.99819

entonces decimos:

DETERMINACIÖN DE LA DEL ETANOL 100% A 20 °C:

Aplicando la formula de la viscosidad se puede obtener la viscosidad de la muestra:

Sabemos que:

Reemplazando los valores en la ecuación a 20 °C obtenemos la viscosidad del

etanol:

Las discrepancias se debieron a los siguientes motivos:

El método del picnómetro es un método muy exacto, además con ayuda de

una balanza analítica los valores de los pesos son más exactos y se puede

determinar la densidad muy próxima a la teórica para así poder hallar las

viscosidades a diferentes temperaturas.

La misma concentración de la solución, nos genero resultados diferentes de

viscosidad ya que presentaba un peso molecular bajo (20% en peso) y luego

un peso molecular de etanol un poco alto (60% en peso). Esto hizo que la

viscosidad varíe en ciertas proporciones con respecto a la muestra pura

(100%).

El porcentaje de error tiene mucho que ver con los tiempos hallados con el

viscosímetro de Ostwald y la determinación de la densidad de la sustancia

pura a una temperatura de 20°C, ya que estos valores luego son utilizados

para determinar las viscosidades de las sustancias

RESPUESTA 2

Debido a la dependencia de la viscosidad de los líquidos a la temperatura y

tomando en cuenta que en época de verano hay un incremento considerable del

calor (temperatura ambiental), se recomendaría el uso de un lubricante (aceite)

más viscoso para q no se adelgace (agüe) al punto de no proteger las piezas en

contacto en el interior del vehículo.

RESPUESTA 3

Con ayuda de esta ecuación se puede determinar la densidad de una solución

teniendo en cuenta que el porcentaje del alcohol es del 50% y del agua destilada

también del 50%:

Aplicamos la formula con los datos obtenidos y nuestro resultado es:

Una vez calculado la densidad se procede con el mismo procedimiento con el que

obtuvimos la viscosidad del etanol al 100%, obtener la viscosidad del etanol al 60%.

Etanol al 20%:

Realizamos los mismos pasos del problema anterior:

RESPUESTA 4

Algunos métodos para determinar la viscosidad de los líquidos son los siguientes:

El método de la bola que cae, consiste en determinar el tiempo que tarda

una esfera de peso y tamaño conocido en caer a lo largo de una columna de

diámetro y longitud conocida del liquido en cuestión.

Con el viscosímetro de Ostwald, que consiste en medir el tiempo que tarda

en fluir un volumen conocido de liquido a través de un capilar de longitud y

radio conocido.

La ley de Stokes, que es aplicable a la caída de cuerpos esféricos en todos los

tipos de fluido siempre que el radio r del cuerpo que cae sea grande en

comparación con la distancia entre moléculas.