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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 c m^2 ∗ seg ,llamadas
poise o centipoise (cp). En el sistema internacional (S.I), la viscosidad se expresa
en Pa*seg que corresponde a
N ∗ s m^2 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 Newtonde 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 sangreque 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 vinoy 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
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
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.
6. CÁLCULOS
6.1. Tabulación de datos Experimentales.
TABLA 1. AGUA T (ºC) m (^) agua (g) V (ml) m/V (g/ml) 20 5.13 5 1.
TABLA 1. TAMPICO T (ºC) m (^) agua (g) V (ml) ρ =¿^ m/V (g/ml)
24 4.86 5 0.
Prueba 1
TABLA 1. Concentración Masa Volumen Densidad en volumen (%) (gr) (ml) (gr/ml) 100 5.31 5 1. 80 5.1 5 1. 60 5.09 5 1. 40 4.99 5 0. 20 4.98 5 0.
Prueba 2
TABLA 1. Concentracion Masa Volumen Densidad en volumen (%) (gr) (ml) (gr/ml) 100 5.39 5 1. 80 5.32 5 1. 60 5.25 5 1. 40 5.12 5 1. 20 5.06 5 1.
Promedio de densidades del Aruba
TABLA 1. Concentracion Masa Volumen Densidad en volumen (%) (gr) (ml) (gr/ml) 100 1.062 1.078 1. 80 1.02 1.064 1. 60 1.018 1.05 1. 40 0.998 1.024 1. 20 0.996 1.012 1.
Tiempo calculado en el viscosímetro
TABLA 1.
Concentracion
Tiemp o Densidad en volumen (%) (s) (gr/ml) 100 61.8 1. 80 35.4 1. 60 27 1. 40 23.4 1. 20 20.4 1.
6.2 Cálculos matemáticos.
Determinar la densidad:
ρ = m V
ρ = 5. 5
=1.026 gr / ml
ρ =
=0.971 gr / ml
ρ = 5. 5
=1.062 gr / ml
ρ = 5. 5
=1.020 gr / ml
ρ =
=1.017 gr / ml
ρ = 4. 5
=0.998 gr / ml
ρ =
=0.996 gr / ml
Prueba 2
ρ = 5. 5
=1.076 gr / ml
ρ =
=1.065 gr / ml
ρ = 5. 5
=1.050 gr / ml
ρ = 5. 5
=1.025 gr / ml
ρ = 5. 5
=1.012 gr / ml
Determinamos la media de la densidad:
=1.063 gr / ml
=1.042 gr / ml
=1.033 gr / ml
=1.011 gr / ml
=1.005 gr / ml
Determinar la viscosidad:
μagua =0.
μi =
μH (^) 2 O ∗ ρI ti ρagua ∗ tagua
μi = 0.01005∗0.97∗^69 1.026∗ 30
gr c m^2 ∗ seg
0.960.
1.02 1 1.041.
Densidad vs tiempo
Viscosidad vs Tiempo
20.399999999999999 23.4 27 35.4 61.
0
Viscosidad vs tiempo
Viscosidad vs Concentración
20 40 60 80 100
0
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.
