viscosidad de líquidos

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA EN GEOLOGA, MINAS, PETRLEOS Y AMBIENTAL.

INFORME DE PRCTICA DE LABORATORIO PREPARADO POR EL ESTUDIANTE

PRCTICA N6 Viscosidad de Lquidos

Fsico-Qumica

ESTUDIANTE

CARRERA

SEMESTRE

DOCENTE

FECHA

Erick Santiago Lpez Cabascango

Ingeniera Ambiental

tercero

Quim. Bolvar Enrquez

2015

05

25

1. OBJETIVOS

0. OBJETIVO GENERAL

Determinar la viscosidad de un lquido a diferentes temperaturas.

0. OBJETIVOS ESPECFICOS

Analizar si depende de la temperatura la viscosidad.

Aprender a medir la viscosidad de un lquido poco voltil con ayuda del viscosmetro de Ostwald.

1. MATERIALES Y REACTIVOS

MATERIALES

5

1. Termmetro ()

2. Cronmetro

6

3. Pipeta

2

4. Probeta

5. Soporte Universal

3

6. Pinza

1

9

7. Pera

8. Matraz

4

9. Viscosmetro de Otswald

10.Cocineta

7

REACTIVOS:

Acite Vaselina

Gasolina

1. ANTECEDENTES DEL TEMA

Deduccin de la viscosidad del aceite:

Donde:

: Viscosidad del aceite a temperatura experimental

: Viscosidad del agua a temperatura experimental

Densidad de la aceite a temperatura experimental

Densidad de la agua a temperatura experimental

Temperatura promedio de fluidez de la aceite a temperatura experimental

Temperatura promedio de fluidez del agua a temperatura experimental

1. PROCEDIMIENTO

1. DATOS EXPERIMENTALES

Para el aceite vaselina

Temperatura

Tiempo (s)

Temperatura ambiente

21

59.60

61.10

59.20

59.96


26

53.76

54.40

54.02

54.06


51.76

51.59

51.64

51.66


46.50

47.25

47.02

46.92

Densidad del aceite a temperatura experimental

Temperatura ()

Densidad () (kg/m3)

21

887.49

26

884.45

31

881.41

36

878.36

Para el agua

Temperatura

Tiempo (s)


20

98

100

99

99


25

84

85

83

84


73

74

75

74


69

69

69

69

Viscosidad del agua a temperatura experimental

Temperatura ()

Viscosidad () (kg/m.s)

21

0.000979

26

0.000871

31

0.000781

36

0.000705

Densidad del agua a temperatura experimental

Temperatura ()

Densidad () (kg/m3)

21

998.08

26

996.86

31

995.41

36

993.73

1. CLCULOS

Deduccin de la viscosidad del aceite:

Donde:

: Viscosidad del aceite a temperatura experimental

: Viscosidad del agua a temperatura experimental

Densidad de la aceite a temperatura experimental

Densidad de la agua a temperatura experimental

: Temperatura promedio de fluidez de la aceite a temperatura experimental

Temperatura promedio de fluidez del agua a temperatura experimental

Clculo de la viscosidad del aceite a temperatura ambiente (21):

Clculo de la viscosidad del aceite a distintas temperaturas (26):



Viscosidad del aceite de vaselina a temperatura experimental

Temperatura ()


21

59.96

26

54.06

31

51.66

36

46.92

1. RESULTADOS

1. GRFICAS

Tabla de la viscosidad del aceite en funcin de la temperatura

Tabla de la viscosidad del aceite en funcin del tiempo

Viscosidad directamente proporcional al tiempo.

Grfica de la temperatura del aceite en funcin tiempo

Grfica de la densidad del aceite en funcin de la temperatura

viscosidad inversamente proporcional a la temperatura

Grfica de la densidad en funcin de la temperatura del agua

densidad inversamente proporcional a la temperatura

Grfica de la viscosidad en funcin de la temperatura del agua



Grfica del tiempo en funcin de la temperatura del agua

Tiempo inversamente proporcional a la temperatura

1. ANLISIS DE LOS RESULTADOS

Despus de haber realizado los distintos clculos con sus respectivos datos obtuvimos, respuestas ms favorables y conforme al valor terico. Una de las primeras situaciones que se evalu fue la viscosidad experimental del aceite en nuestro caso , para lo cual debimos considerar algunos parmetros para obtencin de este , unas obtenidos en el laboratorio y otras con la ayuda de tablas experimentales , entre las cuales estuvieron la viscosidad del aceite a temperatura experimental , viscosidad del agua a temperatura experimental, densidad del aceite a temperatura experimental y los tiempos promedios de fluidez tanto para el aceite como para el agua, usando los datos mencionados y su respectiva frmula fue como obtuvimos la viscosidad del aceite.

Como resultado del experimento obtuvimos lo siguiente, de forma general la viscosidad del aceite fue disminuyendo mientras la temperatura aumentaba, esto quiere decir que la temperatura result ser inversamente proporcional a la viscosidad del aceite.

En el anlisis del tiempo en funcin a la temperatura obtuvimos que a mayor temperatura suministrada al fluido, el mismo se demor menos tiempo en transportarse de la marca A hacia la marca B del aparato de Otswald, lo que nos confirma que la viscosidad del fluido en estudio va a ser menor en cuanto la temperatura aumente.

Para la evaluacin de los grficos obtuvimos que la densidad del agua result ser inversamente proporcional a la temperatura, al igual que la viscosidad en funcin de la temperatura, ambas resultaron ser inversamente proporcionales.

1. CUESTIONARIO

a) Por qu y cmo varia la viscosidad en los lquidos al aumentar la temperatura?

La viscosidad de los lquidos disminuyen invariablemente al elevar la temperatura, ya que sus molculas a temperaturas altas poseen mayor energa cintica, el lquido puede fluir ms fcilmente. El efecto predominante de la temperatura es por consiguiente reducir el nmero de colisiones.

b) Qu importancia tiene la viscosidad en los fluidos usados como lubricantes en las maquinas?

Viscosidad

Es la propiedad ms importante que tienen los aceites y se define como la resistencia de un fluido a fluir. Es un factor determinante en la formacin de la pelcula lubricante.

c) Qu importancia tiene la viscosidad en un proceso industrial?

La viscosidad es una propiedad de los fluidos que es de gran importancia en mltiples procesos industriales, adems de ser una variable de gran influencia en las mediciones de flujo de fluidos, el valor de viscosidad se usa como punto de referencia en la formulacin de nuevos productos, facilitando la reproduccin de la consistencia de un lote a otro.

d) Qu tipos de viscosmetros se utilizan en la industria?

Actualmente se usan viscosmetros tipo Ubbelohde de geometra especial como patrones de referencia para la medicin de viscosidad de lquidos newtonianos.

Picnmetro es un aparato que se utiliza para determinar las densidades de distintas sustancia. Tambin se conoce como frasco de densidades.

e) Un lquido tiene una viscosidad de 0.05poises y una densidad relativa de 0.85.Calcular:

- La viscosidad en unidades tcnicas

- La viscosidad cinemtica en Stokes.

- La viscosidad cinemtica en unidades tcnicas.

Datos:

f) Por qu es necesario conocer la viscosidad de una sustancia?

La viscosidad de una sustancia nos permite conocer la cantidad de resistencia que tiene un fluido a sus fuerzas tangenciales, gracias a esta propiedad podemos determinar que lquido debemos emplear en distintas circunstancias para facilitar el trabajo de distintos tipos de sistemas, como es el caso de los motores, maquias de vapor, mquinas de engranaje etc.

g) Explique algunos mtodos analticos y/ogrficos para estimar la viscosidad de una sustancia.

Como mtodo analtico se puede considerar el mtodo de pares de puntos en el cual se toman 2 ecuaciones extremas y se forma una serie de ecuaciones. Como mtodo grafico se puede utilizar el mtodo de mnimos cuadrados con el cual se puede hallar la pendiente y la constante de la ecuacin

h) Indique otros mtodos experimentales para la determinacin de la viscosidad de lquidos, dando una breve explicacin.

A nivel internacional, la referencia a partir de la cual se construye la escala de viscosidad es 1,003 4 mm2/s, correspondiente a la viscosidad cinemtica del agua, a una temperatura de 20 C; a partir de este valor se construye la escala de medicin de viscosidad empleando la tcnica conocida como de escalamiento sucesivo.

1. CONCLUSIONES

En base a los resultados puedo concluir que la viscosidad, no podemos saber con certeza dnde reside el error, pues empleamos los datos de las densidades. Por tanto, podra ser una acumulacin del error comentado para las densidades, o podra tratarse de un error debido a la dificultad de medicin en el mtodo experimental.

Tanto la medida con el cronmetro (error contemplado) como el intentar mantener la verticalidad (no contemplado) pueden ser una fuente influyente de incertidumbre. Ambos valores son sensiblemente mayores que los tabulados. Los valores son incompatibles de nuevo debidos a una barra de error demasiado pequea, pero adems la desviacin relativa excede los lmites para considerar los valores aceptables.

En este experimento no se obtienen valores exactos (aunque s precisos), pero s que se observan cualitativamente algunos conceptos y fenmenos fsicos. Se obtienen valores de la viscosidad y densidad mediante un sencillo mtodo de medida relativo, que nos proporciona un valor aproximado y orientativo.

Sin embargo, el experimento ha cumplido el objetivo de hacernos comprender y visualizar, cmo influye la densidad en el empuje, qu es la viscosidad, cmo vara en el descenso de un tubo capilar segn el lquido, ordenarlos de menor a mayor a viscosidad y obtener valores aproximados para dichos lquidos.

1. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

El viscosmetro de Otswald es un aparato relativamente simple para medir viscosidad () de fluidos newtonianos. En un experimento tpico se registra el tiempo de flujo (t) de un volumen dado V (entre las marcas a y b) a travs de un tubo capilar vertical (de longitud L) bajo influencia de la gravedad. La magnitud P es la diferencia de presin entre los dos extremos del tubo U y se considera que es directamente proporcional a la densidad del lquido. R = radio tubo capilar.

Error de volumen: el volumen de agua cogido no es exacto, porque cada persona lo mide de una manera diferente.

Error al leer la temperatura: no es exacta, porque cada persona lo hace de una manera.

Puede quedar algo de agua en el vaso de precipitados, aunque esto slo altera el resultado en unas dcimas.

Se han usado termmetros de mercurio, que son poco precisos, lo que hace que el resultado vare de una persona a otra.

Clculos inexactos a la hora de coger decimales.

No haber esperado tiempo suficiente a que la temperatura se estabilice con el fluido antes de medirla.

El agua usada no es pura, y por eso su calor especfico no es 1 exactamente.

Error al calentar el agua: se debe a que la temperatura se mide o en la superficie del lquido o en la profundidad, y la fuente de calor (placa calefactora) no es homognea, lo que hace que la parte superior est ms fra y la inferior ms caliente. Suele ser el principal error.

1. ANEXOS

Fuente: Termodinmica de Cengel

Figura1:Tabla de algunas propiedades de los lquidos

1. BIBLIOGRAFAa

Caractersticas de un lquido

1.Un lquido est formado por molculas que estn en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un lapso muy pequeo. Pero las intensas fuerzas de atracin entre cada molcula, o enlaces de nitrgeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimento libre.

2. COMPRENSIN Y EXPANSIN

A los lquidos se les considera incompresibles debido a que dentro de ellos existen fuerzas externas que entre sus molculas las cuales se atraen, por otra parte cuando a un lquido se le aplica una presin su volumen no se ve afectado en gran cantidad, ya que sus molculas tienen poco espcio entre s; por otra parte si aplicamos un cambio de temperatura a un lquido su volumen no sufrir cambios considerables.

3. DIFUSIN

Al realizar la mezcla de dos lquidos, las molculas de uno de ellos se difunde en todas las molculas del del otro lquido a mucho menor velocidad, cosa que en los gases no sucede. Si deseamos ver la difusin de dos lquidos, se puede observar dejando caer una pequea cantidad de tinta en un poco de agua. Debido a que las molculas en ambos lquidos estn muy cerca, cada molcula conlleva una inmensidad de choques antes de alejarse, puede decirse que millones de choques.

Viscosidad Dinmica

Normalmente se expresa en poiseo centipoise o en el SI como pascales-segundos. La viscosidad dinmica, la cual es funcin slo de la friccin interna del fluido, es la cantidad usada ms frecuentemente en el diseo de cojinetes y el clculo de flujo de aceites. Debido a que es ms conveniente medir la viscosidad de manera tal que tenga en cuenta la densidad del aceite, para caracterizar a los lubricantes normalmente se utiliza la viscosidad cinemtica.

Viscosidad

Es la resisenciaa fluir de los lquidos, realmente es un efecto de friccin debido al desplazamiento de las capasdel lquido de unas sobre otras.

El coeficiente de viscosidad se define como la fuerza requeridapor unidad de rea para mantener una diferencia de velocidad unidad entre las lminas paralelas del fluido separadas por una distncia de un centmetro.

Los lquidos que tienen coeficientes de viscosidad bajos se dice que son mviles ya que fluyen fcimente, cuando la viscosidad es elevada el lquido es viscoso.

El recproco del coeficiente de viscosidad se denomina fluidez y viene a ser la medida de la facilidad en que un lquido puede fluir.

Viscosidad Cinemtica

La Viscosidad Cinemtica es la relacin entre la viscosidad absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele denotarse como , por lo cual = /. Algunas de las unidades para expresarla son el m2/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias las siguientes: 1 m2/s =10000 St = 1x106cSt.

Viscosmetro de Ostawald

El mtodo ms sencillo para medir viscosidades es mediante un viscosmetro de Ostwald. En este tipo de viscosmetros, se determina la viscosidad de un lquido midiendo el tiempo de flujo de un volumen dado en un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para un fluido virtualmente incompresible, como un lquido, este flujo est gobernado por la ley de Poiseville .

Influencia de la temperatura

La viscosidad de los lquidos disminuyen invariablemente al elevar la temperatura, ya que sus mlculas a temeraturas altas poseen mayor enega cintica, el lquido puede fluir ms facilmente. El efecto predominante de la temperatura es por consiguiente reducir el nmero de colisiones.

LLENAR EL VISCOSMETRO LIMPIO Y SECO CON 10 ML APROXIMADAMENTE DEL ACEITE VASELINA CON LA AYUDA DE LA PIPETA Y LA PERA POR EL MAYOR DIMETRO

TOMAMOS UNA BURETA DE 1 LITRO Y LLENAMOS CON AGUA A TEMPERATURA AMBIENTE

INTRODUCIMOS EL VISCOSMETRO EN EL BAO TERMOSTTICO Y ESPERAMOS 1 MINUTO PARA QUE EL ACEITE VACELINA ALCANCE LA TEMPERATURA MEDIDA

CON LA AYUDA DE LA PIPETA Y LA PERA DE SUCCIN , SUCIONAR POR ENCIMA DE LA MARCA SUPERIOR DEL VISCOSMETRO (TUBO DE MENOR DIMETRO )

A CONTINUACIN MEDIR EL TIEMPO DE PASO DEL ACEITE EN TRE LA LINEA SUPERIOR HASTA LA INFERIOR

PARA EL LQUIDO REALIZAR UN MNIMO DE TRES MEDIDAS INDEPENDIENTES

A CONTINUACIN SE REALIZAR EL MISMO PROCEDIMIENTO CON TEMPERATURAS DE 21, 26, 31, 36

ANOTAMOS LOS RESPECTIVOS TIEMPOS PARA LAS DISTINTAS TEMPERATURAS

REALIZAMOS LOS RESPECTIVOS CLCULOS

"Viscosidad del aceite en funcin de la temperatura"

y

212631365.2722999999999995E-44.9733999999999998E-44.8274800000000002E-44.2374200000000001E-4

Temperatura ()

viscoosidad del aceite /

Viscosidad del aceite en funcin del tiempo

y

59.9654.0651.6646.925.2722999999999995E-44.9733999999999998E-44.8274800000000002E-44.2374200000000001E-4

"Grfica de la temperatura en funcin del tiempo'

y

59.9654.0651.6646.9221263136

TIEMPO t (s)

Temperatura T ()

"Grfica de la densidad del aceite en funcin de la temperatura''

y

2126313659.653.7651.7646.5

TEMPERATURA

DENSIDAD DEL ACEITE kg/m3

"Grfica dela densidad en uncin de la temperatura del agua"

y

21263136998.08996.86995.41993.73

Temperatura ()

Densidad () (kg/m3)

Grfica de la viscosidad en funcin de la temperatura del agua

y

212631369.7900000000000005E-48.7100000000000003E-47.8100000000000001E-47.0500000000000001E-4

Temperatura ()


Grfica del tiempo en funcin de la temperatura del agua

y

2025303599847469

Temperatura ()

Tiempo (s)

5

viscosidad de líquidos

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