VISCOSIDAD

MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II 9ª Edición
DAFI – FCF – UNMSM
VISCOSIDAD
EXPERIENCIA N° 06
Viscosidad es una propiedad de los fluidos de gran importancia sobre todo en procesos
industriales. Cantidad física de gran influencia en mediciones de flujo de fluidos. Su valor es
punto de referencia en la formulación de nuevos productos.
I.
OBJETIVO
•
II.
Determinar el coeficiente de viscosidad de distintos líquidos.
EQUIPOS / MATERIALES
1 Soporte universal
1 Clamp
1 Pinza de agarradera
1 Viscosímetro de Ostwald
1 Termómetro analógico / digital
1 Vaso de precipitados, 1 500 ml
1 Picnómetro
1 Balanza digital
1 Probeta graduada de 10 ml
1 Cronometro
Líquidos: Água destilada, alcohol, ron
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Figura 1
El gasto Q (rapidez de volumen de flujo) de un líquido es el producto de la rapidez del
fluido v por un volumen de control A,
Q = υA
También se encuentra a partir de la ley de Poiseuille,
Q = V / t = π ( P2 − P1 ) R 4 / 8ηL
(1)
Donde, V es el volumen del líquido de viscosidad η escurriéndose a través de un tubo
capilar de longitud L y radio R sometido una diferencia de presiones ( P2 − P1 ) en un
tiempo t.
Despejando el coeficiente de viscosidad η de (1) se tiene:
η = π ( P2 − P1 ) R 4t / 8VL
EXP. N° 06 VISCOSIDAD
(2)
30
MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II 9ª Edición
DAFI – FCF – UNMSM
Considerando dos líquidos de iguales volúmenes y temperatura, midiendo los tiempos
t1 y t 2 que emplean en atravesar una sección transversal del capilar del viscosímetro y
recordando que la diferencia de presiones ( P1 − P1 ) es proporcional a la densidad ρ
del líquido, se establece que:
η1
ρ 1t1
=
η2
ρ 2t2
(3)
Donde: η1 y η 2 son las viscosidades de los líquidos desconocido y conocido
respectivamente
ρ1 , ρ 2 son las densidades y t1 , t 2 son los tiempos respectivos
∆ t1 , ∆ t 2 son los errores absolutos de los tiempos correspondientes
La dependencia entre la viscosidad y la temperatura para un líquido, está dada por la relación,
Lnη = LnA + E / RT
E / RT
η = Ae
Su coeficiente de viscosidad η es,
Donde,
E: es la energía de activación para el flujo
A: es una constante
R: es la constante universal de los gases
T: es la temperatura (en escala absoluta)
IV.
EXPERIMENTO
MONTAJE
Monte el equipo tal como muestra el diseño
experimental la Figura 2.
PROCEDIMIENTO
1. Determine las densidades del agua, alcohol y
Ron con el picnómetro.
ρ agua = ……….
ρ ron
ρ alcohol = ……….
= ……….
2. Vierta agua destilada en el viscosímetro hasta
que llene el bulbo C (Figura 2).
3. Insufle aire por la rama ancha hasta que el
Figura 2
líquido ascienda por el capilar llenando el
bulbo hasta el punto A. Cubra la rama ancha con un dedo; evitará así que el líquido
descienda por gravedad.
4. Destape la rama ancha a fin de que el agua corra, y con el cronómetro tome el
tiempo que tarda el líquido en pasar del punto A al punto B, realice este paso 5 veces
y anote los valores en la Tabla 1.
EXP. N° 06 VISCOSIDAD
31
MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II 9ª Edición
DAFI – FCF – UNMSM
5. Repita los pasos anteriores para el alcohol y para el ron/mezcla, asegúrese que el
viscosímetro se encuentre limpio antes de verter el líquido.
6. Seguidamente realice este mismo procedimiento para cada líquido a la temperatura
de 50°C, para ello caliente agua en un vaso de precipitado de 1litro hasta que tenga
la temperatura de 50°C, sumerja el viscosímetro con el líquido a trabajar en su
interior y mida el tiempo que demora en pasar el líquido desde el punto A al punto B
y regístrelo en la tabla 1.
TABLA 1
Agua
TAmb =
°C
tagua1 (s)
Alcohol
Ron/Mezcla
T = 50 °C
TAmb =
°C
T = 50 °C
Tagua2 (s)
Talcohol1 (s)
Talcohol2 (s)
TAmb =
°C
Tron1 (s)
T = 50 °C
Tron2 (s)
1
2
3
4
5
t
∆t
T = Temperatura (ºC),
t = tiempo (s),
∆t
= error total en la medida de t.
7. Caliente el agua en baño María a la temperatura de 50°C (utilice el vaso de
precipitados grande casi lleno con agua), y repita los pasos anteriores. Anote los
valores en la Tabla 1.
EXP. N° 06 – VISCOSIDAD
ALUMNO:
MATRÍCULA:
EXP. N° 06 VISCOSIDAD
FECHA:
V.B
32
MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II 9ª Edición
V.
DAFI – FCF – UNMSM
EVALUACIÓN
1. Reemplace los valores en la ecuación (3), tomando como dato la viscosidad teórica
del agua para la temperatura correspondiente, Tamb y 50°C respectivamente, escriba
sus resultados en la siguiente tabla.
ηagua (Tamb)
ηagua (T =50°C)
ηalcohol (Tamb)
ηalcohol (T =50°C)
ηron/mezcla (Tamb)
ηron/mezcla (T =50°C)
2. Calcule los errores porcentuales para cada caso. Si el resultado sale mayor al 10%,
justifique.
3. Investigue acerca de los tipos de lubricantes utilizados en autos y la relación de los
lubricantes con la temperatura.
4. Determine el coeficiente de viscosidad para una mezcla que contenga 50% de agua
destilada + 50% de ron.
VI. CONCLUSIONES.
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………..
VII. RECOMENDACIONES.
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………….
EXP. N° 06 VISCOSIDAD
33