VISCOSIDAD

Marley Tatiana Gmez Rincn

CC 1038414223

Alejandra Mara Moreno Sierra

CC 1020393841

Profesora:

Nathalia Muoz

Fecha de Entrega:

11 de Marzo de 2015

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

INSTITUTO DE BIOLOGA

LABORATORIO DE FISICOQUMICA

Medelln

2015

INTRODUCCIN

La facilidad con que un lquido se derrama es una indicacin de su viscosidad. Definimos

viscosidad como la propiedad de un fluido que ofrece resistencia al movimiento relativo de

sus molculas. La prdida de energa debida a la friccin de un fluido que fluye se debe a

su viscosidad.

Una diferencia importante que se debe entender es la de los fluidos newtonianos y los

fluidos no newtonianos. Los fluidos newtonianos se comportan de acuerdo a la siguiente

ecuacin:

= (/) Ec. 1.

Donde: = la tensin de corte: fuerza requerida para deslizar una capa de rea unitaria de una sustancia sobre otra capa de la misma sustancia.

= Coeficiente de viscosidad. /= gradiente de velocidad que es una medida del cambio de velocidad.

En los fluidos newtonianos la viscosidad es funcin exclusivamente de la condicin del

fluido, en particular de su temperatura. La magnitud del gradiente de velocidad no tiene

efecto sobre la magnitud de la viscosidad. Los fluidos ms comunes, como agua, aceite,

gasolina, alcohol, queroseno, benceno y glicerina, estn clasificados como fluidos

newtonianos.

Por el contrario, un fluido que no se comporta de acuerdo con lo anterior, se conoce como

fluido no newtoniano, el cual depende del gradiente de velocidad, adems de la condicin

del fluido.

A continuacin se muestra el comportamiento de ambos fluidos en la Figura 1.

Figura 1. Comportamiento de fluidos newtonianos y no newtonianos

En la Figura 1. (a). la pendiente de la curva de la tensin de corte contra el gradiente de

velocidad es una mediad de la viscosidad aparente del fluido. Cuanto mayor sea pendiente,

ms grande ser la viscosidad aparente. La pendiente de las curvas de los fluidos no

newtonianos es variable, como se muestra en la Figura 1. (b). como cambia la viscosidad

con el gradiente de velocidad.1

La viscosidad es caracterstica de todos los fluidos, lquidos y gases, aunque, en los gases

su efecto suele ser despreciable, por lo que estn ms cerca de ser fluidos ideales.2 La

viscosidad puede ser medida en forma absoluta o relativa.

Se denomina viscosidad relativa a la relacin existente entre la viscosidad de un lquido

respecto de la viscosidad del agua, la cual se obtiene generalmente a travs del

viscosmetro de Oswald. Este viscosmetro se basa, fundamentalmente en la ecuacin de

Poiseuielle:

=4

8 Ec. 2.

Donde: = coeficiente de viscosidad en poises. V= volumen del lquido que fluye a travs del capilar en cm3

l= longitud del capilar en cm.

t= tiempo de flujo en segundos.

g= aceleracin de la gravedad: 980 cm.s-2

= densidad el lquido en g.cm-3 h= altura entre los niveles de lquido en el viscosmetro.

r= radio del capilar en cm.

Tambin, es utilizada la ecuacin de Stokes (Ec.3), que permite calcular la viscosidad

absoluta de un lquido empleando el viscosmetro de cada de esfera. La viscosidad absoluta

es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que estos ofrecen al

movimiento de sus partculas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante, depende de

manera muy importante de la temperatura, disminuyendo al aumentar sta3. Este tipo de

viscosidad puede ser medida mediante el viscosmetro de Hppler.

= () Ec. 3.

Donde: = viscosidad del lquido en cP. t= tiempo, en segundos, que demora en recorrer la bola la distancia entre dos

marcas del tubo con el lquido.

=densidad de la bola en g.cm-3

=densidad del lquido a investigar en g.cm-3

K= constante de la bola en cP.cm3g-1s-1

El objetivo de este informe es mostrar y analizar los resultados obtenidos de la viscosidad

para algunos lquidos problema, verificados a travs del viscosmetro de Ostwald y por

medio del viscosmetro de Hppler.

CLCULOS Y RESULTADOS

Temperatura ambiente: 26C

Densidad del Agua: 0,99681g/cm3

Densidad del Etanol: 0,7893g/cm3

Densidad del Iso-propanol: 0,7855g/cm3

Viscosidad del Agua: 0,8746mPa.s

Viscosidad del Etanol:1,074mPa.s

Viscosidad del Isopropanol: 2,038mPa.s

Densidad de la esfera: 2,219g/mL

Masa molar de la esfera: 4,5919g/mol

1. Mtodo de Oswald.

Masa del picnmetro: 15,8576g

Masa del picnmetro con agua: 20,6929g

Volumen del picnmetro: 4,8508mL

Tabla 1. Tiempos obtenidos por el mtodo de Ostwald.

Lquido Tiempo (s)

1 2 3 Promedio

Agua 23,94 23,91 23,97 23,94

Etanol 35,10 28,56 35,47 33,04

Isopropanol 63,82 65,41 62,75 63,99

Tabla 2. Datos y resultados obtenidos por el mtodo de Ostwald.

Lquido Masa del picnmetro con

lquido (g)

Tiempo

(s)

Densidad

(g/cm3)

Viscosidad

(mPa.s)

Agua 20,6929 23,94 ---- ----

Etanol 19,6355 33,04 0,7788 0,9431

Isopropanol 19,6930 63,99 0,7907 1,8544

2. Mtodo de Hppler.

Tabla 3. Tiempos obtenidos por el mtodo de Hppler.

Lquido Tiempo (s)

1 2 3 Promedio

Agua 58,66 59,03 59,03 58,91

Etanol 62,41 62,15 61,81 62,12

Isopropanol 118,65 118,65 117,73 118,22

Tabla 4. Datos y resultados obtenidos por el mtodo de Hppler.

Lquido Tiempo

(s)

Viscosidad

(mPa.s)

Agua 58,91 ----

Etanol 62,12 1,0870

Isopropanol 118,22 2,0516

Ver anexos.

DISCUSIN DE RESULTADOS

Mediante el mtodo de Ostwald, el valor hallado para la densidad del etanol

experimentalmente (0,7788g/mL) present un error bastante bajo con respecto al valor

terico (0,7893 g/mL), con un valor de 1,37%; Igualmente, los valores de la densidad para

el Isopropanol (0,7907g/mL), con respecto al terico (0,7855g/mL) fueron bastante

cercanos presentando un error del 0,66%. Sin embargo, es evidente que la densidad para el

etanol experimentalmente fue menor que la densidad del Isopropanol, cuando sta

tericamente es mayor. En contraste con lo anterior, los valores hallados para la viscosidad

por ste mtodo, presentaron mayor margen de error, para el etanol: 0,931mPaxs con un

error del 12,2%; y para el Isopropanol: 1,8544mPaxs, con un error del 9%, sin embargo,

dichos valores evidencian la eficiencia de este mtodo experimental a la hora de calcular

viscosidades relativas.

As mismo se hallaron las viscosidades con el mtodo del viscosmetro de Hppler, donde

se encontr que la viscosidad para el etanol fue de 1,0791mPa.s y para el Isopropanol de

2,0590mPa.s con porcentajes de error de 0,5% y 1.03%, valores demasiado bajos que

demuestran la efectividad del mtodo utilizado y el buen trabajo experimental, por lo cual,

al comparar los dos mtodos llevados a cabo en el experimento, se puede asumir que el

Mtodo de Hppler es ms preciso y exacto a la hora de determinar viscosidades absolutas.

CAUSAS DE ERROR

Una de las causas de error en el mtodo de Oswald es la toma del tiempo, puesto que el

lquido descenda rpidamente a travs de los cuellos del viscosmetro, tambin en el

momento de tomar el peso del picnmetro, ya que al ser alcoholes, estos se evaporan y

puedan dar un margen de error en el volumen real del lquido. Con respecto a los errores en

el viscosmetro de Hppler, pueden estar asociados a la toma del tiempo y a un error en la

observacin del paso de la bola entre las dos marcas. Adicionalmente, pueden estar

asociados a la constante de la bola, la cual puede haber cambiado a travs del tiempo, ya

que las esferas utilizadas pueden estar fisuradas o desgastadas, lo cual cambia su masa, y

por lo tanta su densidad, haciendo que el contacto o el desplazamiento con el lquido no sea

el esperado de los datos tericos que estas poseen

CONCLUSIONES

Por medio de los mtodos de Ostwald y Hppler se puede conocer la viscosidad de los

lquidos que presentan caractersticas newtonianas, teniendo en cuenta que con el Mtodo

de Ostwald solo se puede utilizar cuando se usa un lquido de referencia con una viscosidad

conocida, pero para ser mucho ms exacto, se usa el mtodo de Hppler, puesto que

muestra menor porcentaje de error para ambos lquidos, y por tanto, le confiere credibilidad

a la hora de aceptar la veracidad del mtodo experimental empleado.

BIBLIOGRAFIA

1. Mott, Robert. 1996. Mecnica de fluidos aplicada. [Internet]. 4a Edicin. Editorial Pearson. Fecha de acceso: 7 de marzo de 2015. Disponible en:

2. Viscosidad. [Internet]. 2015. EcuRed, conocimiento con todos y para todos. Fecha de acceso: 8 de marzo de 2015. Disponible en:

3. Prctica de viscosidad absoluta y cinemtica. [Internet]. 2012. Universidad Nacional

Experimental del Tchira. Fecha de acceso: 8 de marzo de 2015. Disponible en:

ANEXOS

ANEXO 1: Mtodo de Ostwald

1. Determinacin del volumen real de la muestra

Agua = 0,99681g/mL a 26C

=.+ .

=

(20,692915,8576)

0,99681 = 4,8508mL

2. Determinacin de las densidades de los lquidos problemas.

. = .+. .

=(19,635515,8576)

4,8508= 0,7788g/mL =

(19,693515,8576)

4,8508= 0,7907g/mL

3. Determinacin de las viscosidades relativas de los lquidos problemas.

.

=

..

. =

..

= 0,8746 0,7788

3 33,04

0,99681

3 23,94

= 0,9431cP = 0,9431mPa. s

=0,8746 0,7907

3 63,99

0,99681

3 23,94

= 1,8544 = 1,8544mPa. s

4. Porcentajes de error

EtOH teor = 1,074mPa.s EtOH exp = 0,9431 mPa.s

% = (1,074mPa.s 0,9431mPa.s

1,074mPa.s ) 100 = 12,12%

Isop teor = 2,038 mPa.s Isop exp = 1,8544 mPa.s

% = (2,038mPa.s 1,8544mPa.s

2,038mPa.s ) 100 = 9%

ANEXO 2: Mtodo de Hoppler

1. Determinacin de la constante de la esfera (K)

=

( ) =

0,8746.

58,91 (2,2190,9969)

3= 0,01215

3

2. Determinacin de las viscosidades absolutas de los lquidos problemas

. = . ( .)

= 62,12 (2,219 0,7788)

3 0,01215

3

= 1,087.

= 118,22 (2,219 0,7907)

3 0,01215

3

= 2,051.

3. Porcentajes de error

EtOH teor = 1,074mPa.s EtOH exp = 1,087mPa.s

% = (1,074mPa.s 1,087mPa.s

1,074mPa.s ) 100 = 1,21%

Isop teor = 2,038mPa.s Isop exp = 2,051mPa.s

% = (2,038mPa.s 2,051mPa.s

2,038mPa.s ) 100 = 0,7%