PRÁCTICA 1

VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE OSTWALD

1. INTRODUCCIÓN.-

La viscosidad es la propiedad de un fluido que se opone al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. Estas fuerzas viscosas se deben a las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas del fluido, de forma que mientras mayores sean las fuerzas intermoleculares, mayor será la viscosidad y menor la movilidad del líquido.

La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura, pues las partículas se mueven con mayor energía y pueden escapar con más facilidad de sus vecinas.

Las unidades de viscosidad en el sistema cegesimal son gr

cm2∗seg ,llamadas poise o

centipoise (cp). En el sistema internacional (S.I), la viscosidad se expresa en Pa*seg

que corresponde a N∗sm2

o Kg

m∗seg .

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.-

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.

Fluidos Newtonianos.-

El fluido newtoniano carece de propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico e irreal; aunque muchos fluidos reales ofrecen un comportamiento similar al newtoniano dentro de un rango de gradientes.

Cumplen con la ley de Newton de la viscosidad, por lo tanto, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación es lineal.

Fluidos no Newtonianos.-

Un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.

El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano.

Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

En esta práctica estudiaremos los fluidos Newtonianos. El método de Ostwald se aplica a estos fluidos.

Método de Ostwald.-

Este método consiste en medir el tiempo que tarda en fluir por el capilar C, el líquido contenido entre las marcas “a” y “b”. La viscosidad relativa de una sustancia medida en el viscosímetro de Ostwald es con respecto al agua a la temperatura del experimento. Para determinar la viscosidad relativa de un líquido a una cierta temperatura, se debe determinar el tiempo de flujo de un volumen dado de líquido y el tiempo que tarda en fluir el mismo volumen de agua a igual temperatura, en el mismo viscosímetro. La presión P no es la misma, depende de la presión hidrostática del líquido, la cual para alturas idénticas depende únicamente de sus densidades. Conocida la viscosidad relativa se debe multiplicar por la viscosidad del líquido de referencia o tipo (agua para los líquidos).

Viscosidad de los líquidos.-

La viscosidad de un líquido 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 N es expresada mediante la ecuación de Poiseuille:

N= P∗π∗r∗t8V∗L

Si las dimensiones del capilar y el volumen del líquido que fluye son constantes, entonces para dos líquidos, uno de ellos el de referencia, se tiene:

N1N 2

=D 1∗t 1D 2∗t 2

Donde las presiones son proporcionales a la densidad. Esta ecuación es la base del viscosímetro de Ostwald.

Ni, 1: Viscosidad del líquido de referencia

Ni, 2:Viscosidad la que vamos a hallar

Di, 1: Densidad del líquido de referencia.

Di, 2: Densidad del que vamos a hallar su viscosidad

ti, 1:Tiempo en que escurre el líquido de referencia

ti, 2:Tiempo en que escurre el segundo líquido.

3. OBJETIVOS.-

Objetivos generales.-

-Determinar la viscosidad por el método de Ostwald.

Objetivos específicos.-

- Determinar la viscosidad de la muestra.

- Determinar la variación de la densidad con la temperatura.

- Determinar la influencia de la temperatura con la viscosidad.

- Determinar la viscosidad de la muestra haciendo variar la concentración.

4. MATERIALES Y REACTIVOS

Materiales

Viscosímetro de Ostwald Termocupla Probeta Cronómetro

Reactivos

Tampico Aruba Agua des ionizada

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Determinación de la densidad del agua:

Llenar el viscosímetro limpio y seco con el líquido, a través del tubo de mayor

diámetro.

Medir la temperatura del líquido con ayuda de la termocupla.

Succionar el líquido por encima de la marca superior (A) del viscosímetro

(tubo de menor diámetro)

A continuación medir el tiempo con la ayuda de un cronometro y el paso del

mismo entre las marcas A y B (Marca superior del tubo de mayor diámetro del

viscosímetro).

Determinación de las densidades de diferentes concentraciones del aruba.-

Se hace variar la concentración de 100 ml del líquido (Aruba) con agua des

ionizada a 80, 60, 40 y 20 %, en 5 diferentes vasos de precipitado de

capacidad respectivamente.

Posteriormente se determina la masa de 5 probetas de 10 ml de capacidad.

Enseguida se toma con una pipeta, 10 ml del líquido de los vasos que

contienen el Aruba a diferentes concentraciones.

Introducir el Aruba, a diferentes concentraciones, dentro de las probetas de 10

ml de capacidad.

Determinar la masa de la probeta con el líquido ya introducido.

La diferencia de las masas medidas anteriormente nos dará la masa del Aruba

Posteriormente usar la definición ρ=m /V y de esta manera determinamos la

densidad del aruba.

Determinación de las densidades haciendo variar la concentracion.

Se tomó con ayuda de una pipeta el líquido del vaso precipitado con una

concentración al 80%.y se introdujo este líquido en el viscosímetro de

Ostwald.

Medir la temperatura del líquido con ayuda de la termocupla.

Succionar el líquido por encima de la marca superior (A) del viscosímetro

(tubo de menor diámetro)

A continuación medir el tiempo con la ayuda de un cronometro y el paso del

líquido entre las marcas A y B (Marca superior del tubo de mayor diámetro del

viscosímetro).

Repetir el mismo procedimiento para las diferentes variaciones de

Concentración.

Al igual que en el anterior caso con la definición :ρ=m /V se determino la

densidad de los líquidos a diferentes temperaturas.

Diferentes Usando la termocupla

Viscosimetro de Ostwald

6. CÁLCULOS

6.1. Tabulación de datos Experimentales.

Agua:

TABLA 1.1AGUA

T (ºC) magua (g) V (ml) m/V (g/ml)20 5.13 5 1.0263

Tampico:

TABLA 1.2TAMPICO

T (ºC) magua (g) V (ml) ρ=¿m/V (g/ml)24 4.86 5 0.971

Aruba:

Prueba 1

TABLA 1.3Concentración Masa Volumen Densidad

en volumen (%) (gr) (ml) (gr/ml)100 5.31 5 1.06280 5.1 5 1.0260 5.09 5 1.01840 4.99 5 0.99820 4.98 5 0.996

Prueba 2

TABLA 1.4Concentracion Masa Volumen Densidad

en volumen (%) (gr) (ml) (gr/ml)100 5.39 5 1.07880 5.32 5 1.06460 5.25 5 1.0540 5.12 5 1.02420 5.06 5 1.012

Promedio de densidades del Aruba

TABLA 1.5Concentracion Masa Volumen Densidad

en volumen (%) (gr) (ml) (gr/ml)100 1.062 1.078 1.06380 1.02 1.064 1.04260 1.018 1.05 1.03340 0.998 1.024 1.01120 0.996 1.012 1.005

Tiempo calculado en el viscosímetro

TABLA 1.6

Concentracion Tiemp

o Densidad en volumen (%) (s) (gr/ml)

100 61.8 1.06380 35.4 1.04260 27 1.03340 23.4 1.01120 20.4 1.005

6.2 Cálculos matemáticos.

Determinar la densidad:

ρ=mV

Agua:

ρ=5.135

=1.026 gr /ml

Tampico:

ρ=4.865

=0.971 gr /ml

Determinar las masas:

Aruba:

Prueba 1Masa probeta= 35.656 gr

Masa probeta+liq - masa probeta=masa del liquido

m1 = 40.964 gr - 35.656 gr = 5.308 gr

m2 = 40.759 gr - 35.656 gr = 5.103 gr

m3 = 40.741 gr - 35.656 gr = 5.085 gr

m4 = 40.647 gr - 35.656 gr = 4.991 gr

m5 = 40.645 gr - 35.656 gr = 4.989 gr

Prueba 2

Masa probeta = 35.407 gr

m2=40.730 gr - 35.407 gr = 5.323 gr

m3=40.654 gr - 35.407 gr = 5.238 gr

m5=40.464 gr - 35.407 gr = 5.057 gr

Masa probeta = 35.405 gr

m1 = 40.793 gr - 35.407 gr = 5.39 gr

m4 = 40.530 gr - 35.407 gr = 5.12 gr

Determinación de las densidades.-

Prueba 1

ρ=5.3085

=1.062 gr /ml

ρ=5.1005

=1.020 gr /ml

ρ=5.0855

=1.017 gr /ml

ρ=4.9905

=0.998 gr /ml

ρ=4.9805

=0.996 gr /ml

Prueba 2

ρ=5.385

=1.076 gr /ml

ρ=5.3235

=1.065 gr /ml

ρ=5.2505

=1.050 gr /ml

ρ=5.1255

=1.025 gr /ml

ρ=5.065

=1.012 gr /ml

Determinamos la media de la densidad:

( ρ1+ ρ2 )2

(1.0616+1.076 )2

=1.063 gr /ml

(1.0206+1.065 )2

=1.042gr /ml

(1.017+1.050 )2

=1.033 gr /ml

(0.9982+1.025 )2

=1.011 gr /ml

(0.9978+1.012 )2

=1.005 gr /ml

Determinar la viscosidad:

μagua=0.01005

μi=μH 2O

∗ρI t iρagua∗t agua

Tampico

μi=0.01005∗0.97∗69

1.026∗30=0.022 gr

cm2∗seg

Aruba

μi=0.01005∗1.063∗61.8

1.026∗30=0.0224 gr

c m2∗seg

μi=0.01005∗1.042∗35.4

1.026∗30=0.0120 gr

cm2∗seg

μi=0.01005∗1.033∗27.0

1.026∗30=0.0091 gr

c m2∗seg

μi=0.01005∗1.011∗23.4

1.026∗30=0.0077 gr

c m2∗seg

μi=0.01005∗1.005∗20.4

1.026∗30=0.0067 gr

c m2∗seg

7. Gráficas:

Densidad vs Tiempo

20.4 23.4 27 35.4 61.80.96

0.98

1

1.02

1.04

1.06

1.08

Densidad vs tiempo

Viscosidad vs Tiempo

20.4 23.4 27 35.4 61.80

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

Viscosidad vs tiempo

Viscosidad vs Concentración

20 40 60 80 1000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

Viscosidad vs concentracion

8. Conclusiones.

Se logró determinar la viscosidad de la muestra, del Aruba y del tampico, por

el Método de Ostwald.

Se pudo determinar la variación de la densidad con la temperatura.

Se logró demostrar la influencia de la temperatura en la viscosidad.

Se determinó la viscosidad de la muestra haciendo variar la concentración.

9. Bibliografía. http://www.fceia.unr.edu.ar/fisicaexperimentalII/GUIAS/Viscosidad%20por

%20metodo%20de%20Oswald.doc http://www.fisicaII.net/laboratorio/det_viscosidad/Oswald.pdf http://fisicoquimica230med.blogspot.com/2012/10/viscosidad_30.html