PROCESOS Y OPERACIONE QUIMICAS

Practica de Laboratorio n°1: VISCOSIDAD

Introducción.La viscosidad es una propiedad física que expresa la resistencia a fluir que

ofrece un fluido (liquido o gas), y que se puede considerar como la resultante de un rozamiento interno, pues interfiere el movimiento relativo de las capas adyacentes del fluido.

Ecuación de Poiseuille.Permite calcular el volumen de un liquido escurrido en función de su naturaleza

y de las dimensiones del tubo:

V= π.D 4 .ΔP.t 128.L.μ

De acuerdo al grafico:ΔP = P1-P2

A que corresponde este valor?*ΔP es la presión hidrostática, diferencia de presión.

Como se puede calcular?*En primer lugar la presión se debe al peso (F) de la columna de liquido que hay encima de la superficie (S). sabemos que P= F/S si llamamos V al volumen de la columna de liquido, y δ a su peso especifico, el peso F es: F= V.δy como V es V= S.hreemplazando en las ecuaciones anteriores queda:P=V.δ = S.h.δ <---> P= h.δ S S A partir de la ecuación de Poiseuille, es posible determinar la viscosidad absoluta de un liquido que fluye a través de un tubo capilar, bajo presión definida. No obstante, en la practica se usa un método comparativo tomando como referencia la viscosidad de alguna sustancia patrón (para gases: el aire y para líquidos: el agua).

D diámetro del tubo por donde escurre el liquidoΔP variación de presiónt tiempo de escurrimientoL longitud del tuboμ viscosidad dinámica

128 por la presión (r4/8)

Deducción de la expresión que permite determinar la viscosidad de un liquido en función de otro tomado como referencia.Considérese:

V1=V2

D1=D2

L1=L2

μ1=datoP= h.δ

π.D14 .ΔP.t 1 = π.D2

4 .ΔP.t 2

128.L.μ1 128.L.μ2

ΔP.t1 = ΔP.t2

128.L.μ1 128.L.μ2

δ1.t1 = δ2.t2

μ1 μ2

Así se concluye que la viscosidad relativa de un liquido sobre otro patrón equivale a la relación de los tiempos de escurrimiento de igual volúmenes de ambos.

Deducción para determinar la expresión de la viscosidad de un liquido por el método de la esfera descendente.Se supone movimiento uniforme, por lo tanto:V=x/t = h(1-2)/th(1-2)= (δp- δ).g.D 2 p

t 18 μh(1-2)= (δp- δa).g.D 2 p.ta y h(1-2)= (δp- δb).g.D 2 p.tb 18 μa 18 μb

se igualan las expresiones:(δp- δa).g.D 2 p.ta = (δp- δb).g.D 2 p.tb 18 μa 18 μb resultando:(δp- δa).ta = (δp- δb).tb μa μb

tb = (δp- δa).μb μb = tb (δp- δb)

ta (δp- δb).μa μa ta (δp- δa)

Parte Experimental

Parte A - Determinación de la viscosidad de un aceite comestible.Se utilizó un viscosímetro de Ostwald de 300.Agua 5,74 segundosAceite 308 segundos

δH2O.tH2O = δaceite.taceite

μH2O μaceite

μaceite = δaceite . taceite . μH2O = 0,89 g/cm 3 . 308 seg . 1 cP δH2O.tH2O 1 g/cm3 . 5,74 seg

μaceite = 47,7561 cP

Parte B - Determinación de la viscosidad de un aceite lubricanteSe utilizó un viscosímetro de Engler, con un aceite SAE 40 a 96°C, dando 97 segundos escurrir los 200 mL.Seg.Engler (SE) : 0,00147.t - 3,74 [=] sk t 0,00147. 97seg - 3,74 = 0,104033sk 97seg °E = taceite = 97 seg = 1,8654°E tH2O 52segSSU 32 < t <100 : 0,00226.t - 1,95 [=] sk t 0,00226.97 - 1,95 = 0,1991sk 97 Parte C - Determinación de la viscosidad de la glicerinamasa de la esfera: 0,2587 gdiámetro de la esfera: 4 mmaltura del tubo: 50 cm

I II III Promedioagua 0,62 0,60 0,61 0,61

Glicerina 4,70 4,88 4,70 4,76

μg = tg (δp- δg) μg = tg (δp- δg) μa

μa ta (δp- δa) ta (δp- δa)

μg = 4.76 seg (11,34 g/cm 3 - 1,11 g/cm 3 ) . 0,01sk 0.61 seg (11,34 g/cm3 - 1,0 g/cm3)μg = 0,0772 sk = 7,7203 csk

Cuestionario.

1. La viscosidad es una magnitud cuyo valor depende de la presión y la temperatura, definiéndose como el cociente entre la tensión y el gradiente de velocidad.Influye sobre la velocidad a la que fluye el liquido o gas.

2. ecuación de viscosidad: en función del cociente de viscosidad se puede demostrar por caída de presión de un flujo estacionario en una longitud L de un tubo circular de radio r. ΔP = 8 Ƞ L Q π.R4

Aparece porque Q=v.s además de Q=v/t.

3. Viscosidad cinemática: [V]=μ /δ Se obtiene por el cociente de la viscosidad dinámica sobre la densidad del fluido (y en forma experimental).

4. Con el método de Ostwald se utilizan viscosímetros de 3oo o de 4oo porque se aplican fluidos muy viscosos. En nuestra experiencia se utilizo uno de 3oo y se obtuvieron tiempos considerablemente grandes (308 segundos en promedio).

5. Si no se usara agua como liquido patrón, se buscaría algún otro liquido de baja viscosidad para lograr una diferencia entre ellos (con el fluido a analizar) y así calcular la viscosidad relativa.