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DETERMINACIÓN DE VISCOSIDAD

OBJETIVO:

Determinar la viscosidad de un líquido a una temperatura determinada y la constante delviscosímetro de Ostwald.

1.- Pirincipios Teóricos

Una propiedad general de un fluido es que a la aplicación de una fuerza tangencial queproduce un flujo en el mismo, se le opone una fuerza proporcional al gradiente en la velocidadde flujo. Este fenómeno se conoce como viscosidad. Consideremos dos placas paralelas deárea A separadas por una distancia D. es conveniente imaginar que D es pequeña encomparación con cualquier dimensión de las placas para evitar el efecto de borde. Entre lasplacas hay sustancia fluida uniforme. Si una de las placas se deja en reposo mientras la otra semueve con velocidad uniforme V0 en una dirección paralela a su propio plano, en condicionesideales el fluido sufre un movimiento deslizante puro y se crea un gradiente de velocidad de

flujo de magnmitudD

V0 en el mismo.

Este es el ejemplo mas sencillo de flujo laminar o flujo viscoso puro, en el que la inercia delfluido no juega un papel significativo en determinar la naturaleza de su movimiento. Para quese alcance un flujo laminar, la condición mas importante que se debe cumplir es que lavelocidad del flujo sea lenta. En el flujo laminar en un sistema con límites sólidos estacionarios,las trayectorias de cada elemento del fluido con masa infinitesimal no atraviesan ninguna de lassuperficies laminares estacionarias de la familia infinita de ellas que puede definirse en elsistema. En el ejemplo sencillo dado antes, estas superficies laminares son los infinitos planosparalelos a las placas. Cuando la velocidad del fluido crece, el flujo se hace turbulento y sumomento lo lleva a través de esas superficies laminares en forma que se producen vórtices oremolinos.En el ejemplo anterior, con flujo laminar, la fuerza F que resiste el movimiento relativo de las

placas es proporcional al área A y al gradiente de velocidadD

V0 :DV

AF 0

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La constante de proporcionalidad se llama coeficiente de viscosidad del fluido, osencillamente la viscosidad del mismo. La unidad c.g.s. de la viscosidad es el Poise. Lasviscosidades de los líquidos comunes son del orden de 1 cP; a 20ºC, la viscosidad del agua es1.0 cP; la del éter etílico es 0.23 cP y la de la glicerina de 830 cP. Las viscosidades de losgases son del orden de 100 a 200 P. la viscosidad de los liquidos y de los sólidos blandosdisminuye con el aumento de la temperatura, en tanto que los gases aumenta al elevar latemperatura. Las viscosidades de todas las sustancias son virtualmente independientes de lapresión a las presiones ordinarias, pero cambian a presiones muy elevadas y en los gasestambién a presiones muy bajas.

2.- Viscosímetro de Ostwald

El método mas sencillo para medir viscosidades es medianteun viscosímetro de Ostwald (vease figura). En este tipo deviscosímetros, se determina la viscosidad de un líquidomidiendo el tiempo de flujo de un volumen dado V del líquidoen un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para unfluido virtualmente incompresible, como un líquido, este flujoestá gobernado por la ley de Poiseuille de la forma:

Lppr

dTdV

8

)( 214

donde dV/dt es la velocidad de flujo del líquido a lo largo de untubo cilíndrico de radio r y de longitud L, y (p1 - p2) es ladiferencia de presiones entre los dos extremos del tubo. Dadoque (p1 - p2) es proporcional a la densidad del líquido enestudio, se puede demostrar que para un volumen total dadode un líquido:

tK

donde t es el tiempo en que el menisco superior cae de lamarca superior del viscosímetro a la inferior (de A a B) y K esuna constante del aparato que debe determinarse porcalibración con un líquido de viscosidad conocida (porejemplo, agua).

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3.- Materiales e Instrumentación

– Baño termostático.

– Termómetro

– Viscosímetro de Ostwald.

– Pipeta de 10 ml.

– Cronómetro.

– Vaso de 50 ml.

– Muestra problema.

– Propipeta.

– Frasco lavador.

4.- Procedimiento Experimental

1.Llenar el viscosímetro limpio y seco con 10 ml del líquido problema, a través del tubo de

mayor diámetro.

2.Introducir el viscosímetro en el baño termostático y esperar unos 5 minutos para que el

líquido problema alcance la temperatura de medida.

3.Succionar líquido por encima de la marca superior del viscosímetro (tubo de menor diámetro)

y medir a continuación el tiempo de paso del mismo entre las marcas A y B.

4.Hacer para cada líquido un mínimo de 3 medidas independientes.

5.Cuando se termine la serie de medidas con un líquido, limpiar el viscosímetro primero con

agua y luego con alcohol y por último secar con aire.

DETERMINACIÓN DE DENSIDADES

Objetivo:Determinar la densidad de un líquido

Materiales:Picnómetro de 50 mlBalanza analíticaLíquido problemaAgua destilada

Ecuación:La densidad de un cuerpo es la masa del cuerpo por unidad de volumen

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Vm

La unidad de densidad en el S.I. es el kg/m3.La densidad relativa es el cociente entre la densidad del cuerpo y la de otro que se toma comoreferencia. Para los sólidos y los líquidos es usual tomar como referencia la densidad del aguaa 4º C.Considerando esta definición de densidad relativa:

aguadeigualvolumenundemasacuerpodelmasa

ar

Método:

El método del picnómetro es uno delos más sencillos y prácticos paradeterminar densidades. El picnómetroes un pequeño frasco de vidrio,cerrado por un tubo vertical dediámetro pequeño, en la que haymarcada una señal de enrase, paradisponer de un volumen constante.

1. Se pesa el picnómetro vacío, asegurándose que este bien limpio y seco. Obteniéndosem1.

2. Se pesa el picnómetro lleno de agua destilada. Obteniéndose m2.3. Se pesa el picnómetro lleno del líquido problema. Obteniéndose m3.

Cuando se habla de picnómetro lleno, quiere decir que esta enrasado adecuadamente.Para facilitar el enrase puede utilizar trozos de papel toalla. El picnómetro debe estarbien seco por fuera.

4. Obtenga la masa del líquido mediante la ecuación: ml = m3 – m1.5. Obtenga la masa del agua destilada: ma = m2 – m1.

6. Obtenga la densidad relativa del liquido buscado:a

lr m

m .

7. Anote la temperatura del agua y considere la densidad del agua para esta temperatura:a .

8. Para obtener la densidad del líquido, multiplique la densidad relativa del líquido problemapor la densidad del agua: arl .

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