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Índice
Resumen………………………………………………………………..
………….....…….pág. 2
Principios
teóricos………………………………………………………………..…….
pág. 3
Detalles
experimental………………………………………………………….
……….Pág. 6
Tabulación de dato y resultados…………………………….………….
……....pág. 9
Cálculos y ejemplos de cálculos……………………………….………..
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Discusión de resultados……………..……………………………..
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Conclusión……………………..…………………………………………..
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Recomendación……………..……………………………………………..
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Cuestionario………………………………………………………………
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Bibliografía………………………………………………………………….
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Hoja de
datos…………………………………………………………………………
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Laboratorio de Fisicoquímica Viscosidad de Líquidos
RESUMEN
La práctica se realizó con el objetivo de determinar la viscosidad de líquidos mediante el viscosímetro de Ostwald usando los datos de densidad obtenidos por el método del picnómetro.
El desarrollo se realizó en el laboratorio de Fisicoquímica bajo las siguientes condiciones de 756 mmHg de presión, una temperatura de 22ºC y un porcentaje de humedad relativa del 96%
Entendimos que la viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujo, o sea, el responsable de la viscosidad.De acuerdo con el desarrollo de la práctica y siguiendo correctamente las indicaciones del profesor obtuvimos los siguientes resultados:
- Dada la experiencia a una temperatura de 25ºC obtuvimos el valor de la viscosidad experimental 2.2823poises y luego hallamos el valor teórico 2.28234poises y con estos valores obtuvimos un margen de error de 0.00175225%
- Luego hallamos a una temperatura de 30ºC obtuvimos el valor experimental 1.84012poises y luego hallamos el valor teórico 1.84006poises y con estos valores hallamos el margen de error de 0.0032607%
En conclusión podemos deducir que a mayor temperatura el valor de la viscosidad va a disminuir.
Esta práctica fue realizada de tal manera que los resultados tanto teórico como experimental no varíen demasiado y por ello se recomienda tratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el viscosímetro Ostwald, para la precisa determinación de las viscosidades de las diversas soluciones que se van a estudiar, además de tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se estudia pasa de un punto A hacia el punto B en el viscosímetro.
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VISCOSIDAD CINEMÁTICA (ν)
Denominada así porque la fuerza no está involucrada en las dimensiones, quedando únicamente la longitud y el tiempo.
FLUIDEZ
La fluidez es una característica de los líquidos o gases que les confiere la habilidad de poder pasar por cualquier orificio o agujero por más pequeño que sea, siempre que esté a un mismo o inferior nivel del recipiente en el que se encuentren (el líquido), a diferencia del restante estado de agregación conocido como sólido.
VISCOSIDAD RELATIVA
Se define como la relación entre la viscosidad de una sustancia y un líquido de referencia, no tiene unidades.
Esfuerzo es la intensidad, en un punto dado de la superficie de un cuerpo, de las componentes de la fuerza que actúan sobre un plano a través de un punto determinado, por lo que se tienen esfuerzos de tensión, de compresión y de corte, dependiendo si las componentes son tangencialmente hacia fuera o adentro del plano sobre el cual actúan las componentes de la fuerza. El esfuerzo se expresa en unidades de fuerza por unidad de área. La expresión matemática que define el esfuerzo de corte en términos de flujo está dada por la Ley de la viscosidad de Newton, donde se establece el flujo en una sola dirección, paralela al plano.
VISCOSÍMETRO DE OSTWALD
El viscosímetro de Ostwald es el más antiguo de los viscosímetros capilares de vidrio. Se nombra en honor del químico alemán del Báltico Wilhelm Ostwald (1853-1932), que fue quién lo ideó.
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Como ocurre en general en este tipo de viscosímetros la fuerza impulsora es la gravedad.
LEY DE POISEUILLE
La ley de Poiseuille se vincula con el caudal de fluido que circula por un conducto. En la figura 1 se muestra un tramo de tubo bajo la presión P1 en el extremo izquierdo y la presión P2 en el extremo derecho y esta diferencia de presiones es la que hace moverse al fluido a lo largo del tubo. El caudal (volumen por unidad de tiempo) depende de la diferencia de presiones (P1 - P2), de las dimensiones del tubo y de la viscosidad del fluido. La relación entre estas magnitudes fue determinada por el francés J. L. Poiseuille asumiendo un flujo laminar.
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Figura 1. Viscosímetro secando en la estufa
- Llenar en un vaso precitado1 litro de agua de caño y luego calentarlo en la cocinilla eléctrica y medir con un termómetro hasta llegar a obtener una temperatura constante de 30 ◦^ C.
- Luego Llenar agua destilada 5.5mL en un viscosímetro limpio con la ayuda de una pipeta y luego colocarlo dentro de un baño de temperatura constante de 30 ◦C durante 3 minutos para que el viscosímetro tenga la misma temperatura de agua. Y se deberá cubrir el bulbo B2 para que no actué la presión atmosférica.
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Figura1. Llenado del viscosimetro con agua destilada Figura2. Mantener el viscosimetro durante 3 min dentro del baño de temperatura
- Después pasado los 3 minutos dejamos de cubrir el bulbo B2 y luego medimos el tiempo que demora el líquido en pasar la marca de a hacia b
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Tabla N•^ 2.2: Datos del agua destilada a 25◦C
Temperatura del agua en vaso 25 ◦C volumen de agua destilada en viscosímetro
5.5ml
Primer tiempo medido 286s Segundo tiempo medido 289s Promedio de tiempo 287.
Tabla N•^ 2.3: Datos experimentales del 2-propanol 30 ◦C
Temperatura del agua en vaso 30 ◦C
volumen de agua destilada en viscosímetro
11ml
Primer tiempo medido 7.4s Segundo tiempo medido 7.7s Promedio de tiempo 7.55s
Tabla N•^ 2.4: Datos experimentales del 2-propanol a 25 ◦C
Temperatura del agua en vaso 25 ◦C
volumen de agua destilada en viscosímetro
11ml
Primer tiempo medido 9.5s Segundo tiempo medido 9.3s
Promedio de tiempo 9.4s
Datos de viscosidad
Tabla N•^ 4: Dato del coeficiente de dilatación cubica.
=1.081 x 10-
Tabla N•^ 4.1: Datos teóricos de la densidad del 2-propanol
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Densidad teórica del2- propanol =0.78118 g/cm^3 Densidad teórica del 2-propanol =0.7770 g/cm^3
Tabla N •^ 4.2: Viscosidad teórica y experimenta y % de error.
Tempo ◦^ C Viscosidad teórica Viscosidad experimental % de error 30 ◦^ C 1.840006 poises 2.2823poises 0.00032607% 25 ◦^ C 2.28234poises 1.84012poises 0.0017525%
Cálculos experimentales
1.- Cálculo de los valores de densidad
✓ A continuación hallamos el valor teórico del 2 propanol usando: β = 1,081 x 10-3^ a 25°C y a 30°C.
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…(I)
… (II)
De I:
De II:
(I) – (II):
▲ A=-3761.
▲ B=13.
Entonces:
poises
poises
5.- Cálculo del porcentaje de error (%E)
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%E=
✓ Porcentaje de error para la viscosidad del 2-propanol a 30°C
%E=
%E = 0.0032607%
✓ Porcentaje de error para la viscosidad del 2-propanol a 25°C
%E=
%E = 0.0017525%
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
▲ Como podemos observar en nuestros resultados, existe una relación entre la viscosidad de los líquidos y la temperatura a la que este se encuentre, es decir, a mayor temperatura, la viscosidad disminuye, por lo que existe una relación inversa, esto es debido a que cuando aumenta la temperatura, las moléculas comienzan a separarse poco a poco por lo que circulan más libremente y se reduce la fricción entre estas moléculas, es decir se reduce la viscosidad en el caso de los líquidos.
▲ Ahora bien, el porcentaje de error obtenido, pudo haber sido debido a que no se garantizaba que el viscosímetro haya tenido la misma temperatura que el baño y que esta temperatura haya sido constante. Además, también, siempre existe un margen de error en la medida del tiempo que le llevó a la muestra llegar desde la marca A hasta la marca B, al hacer la medida del tiempo 2 veces se disminuyó el margen de error del resultado.
▲ Se puede percatar que la densidad de la sustancia disminuye cuando la temperatura va aumentando lo cual se puede apreciar en la gráfica log(n) vs 1/T. También notamos que cuando la temperatura aumenta la viscosidad disminuye.
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Conclusiones.
♦ La viscosidad es directamente proporcional a su concentración. La alta cantidad de soluto influye en la viscosidad ya que esta dificulta su fluidez
♦ Usando el instrumento de viscosímetro podemos hallar las viscosidades de cualquier líquido, tomando referencia la viscosidad de un líquido conocido por ejemplo el agua.
♦ La viscosidad del agua y del propanol, varían de acuerdo a la temperatura que adquieren o en la temperatura deseada.
♦ Por ultimo podemos concluir .La viscosidad varía inversamente proporcional a la temperatura. Debido a que el aumento de temperatura origina una mayor dispersión de las moléculas del líquido, lo que facilita el flujo de este.
Recomendaciones
▲ Antes de introducir el líquido al viscosímetro, este debe ser lavado con detergente y luego secarlo en la estufa.
▲ Evitar calentar exageradamente el viscosímetro, puede rajarse por el exceso de calor o en el peor de los casos, romperse
▲ Mantener el agua a una temperatura constante de 25◦^ C y 30 ◦^ C para luego introducir el viscosímetro.
▲ Cuando el viscosímetro está dentro del baño de temperatura tapar un orificio del viscosímetro dúrate tres minutos.
▲ Observar con mucho cuidado a la hora que el líquido pase de un punto hacia otro y medir la el tiempo cuanto se demoro
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APÉNDICE
- ¿Por qué es necesario conocer la viscosidad de una sustancia?
Para poder estudiar el comportamiento que un cuerpo sea sólido o fluido tiene en un sistema el saber cuan viscoso es una solución nos permite saber por ejemplo su peso molecular, es decir podemos determinar el peso molecular de una solución desconocida gracias al método de viscosidad.
La práctica de viscosidad es una práctica muy importante en el sentido industrial debido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque tal compuesto es más espeso que otro, o porque un compuesto es utilizado como lubricante, etc.
- Explique algunos métodos analíticos y gráficos para estimar la viscosidad de una sustancia. - MÉTODO DE PRZEZDZIECKI Y SRIDHAR
En este método, μ es la viscosidad en cP, VF 0 2 5 es el volumen molar de líquido en cm³/mol a la temperatura de interés.
Es un método de contribución de grupos bastante exacto para
Compuestos orgánicos, aunque no se debe emplear para F 0 Temperaturas muy por encima del punto de ebullición (Tr (^) B B0.75). La
Ecuación principal es:
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coaxialmente en un recipiente cilíndrico, donde se encuentra el líquido cuya viscosidad ha de determinarse.
El cilindro exterior gira a velocidad constante y su movimiento es transferido al líquido que a su vez pone en movimiento el cilindro interior en torno de su eje hasta que la fuerza de torsión es equilibrada por la fuerza de fricción. Como el ángulo de torsión es proporcional a la viscosidad, se puede determinar la viscosidad de un líquido, si se conoce la del otro líquido por comparación de los dos ángulos de torsión.
♦ Método de Saybolt: El viscosímetro Saybolt, es uno de los aparatos más utilizados, principalmente en los Estados Unidos de Norteamérica, para obtener la viscosidad de un líquido, la cual se obtiene midiendo el tiempo en segundos que tarda en escurrir, a través de un orificio calibrado, 60 cm3 del mismo, a una temperatura determinada, que por lo general está entre 100 ºF (37,8ºC) y 210ºF (98,9ºC).
Bibliografía
- Ponz Muzzo, Fisicoquímica, 2008 Lange,”Manual de química “, tomo IV, 13 edición, Edit. Mc Graw Hill ,pag 10-
- CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica, segunda edición en español. Colombia: Editorial Addison - Wesley Iberoamericana,
- Pág. 95, 800-801.
- Robert C. Weast;”Handbook of Chemistry and Physics “; 53 edición; Edit. Cepress (1972-1973); página F-
- Maron y Prutton ;” Fundamentos de fisicoquímica “;1ª edición; editorial Limusa ;pag.(67-71)
- BARROW, Gordon. Química Física, segunda edición. España: Editorial Reverté, 1968
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