viscosidad belen

7/23/2019 Viscosidad Belen

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Laboratorio de Fisicoqumica

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE U!MICA E IN"ENIERIA U!MICA Escue#a de I$%e$iera umica

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Laboratorio deFisicoqumica

[VISCOSIDAD Y DENSIDAD DELIQUIDOS]

PROFESOR' TORRES DIA( ) FRANCISCO

INTEGRANTES:

MATIAS *RA+E() ,OSELYN *ELEN-./0/-01

FECHA DE PRCTICA: /23-/3-4

FECHA DE ENTREGA: -53-/3-4

GRUPO: E

TURNO: Martes -- 6 -. 7m

8Escribir te9to: ;


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INDICE

I= Resume$II= I$troducci>$III= ;ri$ci7ios Te>ricosIV= ;rocedimie$to e97erime$ta#V= Tabu#aci>$ de datos ? resu#tados e97erime$ta#es

VI= C


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II.

INTRODUCCIN

Bien es sabido que el mundo o ms aun el Universo estn constituidos por materia cuyaspropiedades principales son la masa y el volumen que ocupan.

La Densidad, es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. Para medir esta densidad,especficamente la de un lquido; se utiliza el densmetro, que proporciona una lecturadirecta de la densidad, sin embaro, para nuestra e!periencia recurrimos a la aplicaci"ndel #$%&D& D'L P()*'%+& en el cual, nicamente utilizamos los valores de lospesos obtenidos por una balanza y la formula de la ravedad especifica o densidadrelativa.

'n el proceso de la realizaci"n de los clculos correspondientes a nuestra e!periencia,pudimos contrastar resultados te"ricos y e!perimentales, dic-as diferencias resultaron serbastante satisfactorias puesto que dieron porcentaes de error muy peque/os.

Por medio desarrollo de este reporte es que e!presamos, lo meor posible, nuestroaprendizae del tema respectivo as tambi0n queremos informar, te!tualmente, nuestrocontinuo aprendizae sobre la utilizaci"n de las -erramientas y1o instrumentos delaboratorio.

La Densidad, es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. Para medir esta densidad,especficamente la de un lquido; se utiliza el densmetro, que proporciona una lectura

Facu#tad I$%e$iera umica ;


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directa de la densidad, sin embaro, para nuestra e!periencia recurrimos a la aplicaci"ndel #$%&D& D'L P()*'%+& en el cual, nicamente utilizamos los valores de lospesos obtenidos por una balanza y la formula de la ravedad especifica o densidadrelativa.

'n el proceso de la realizaci"n de los clculos correspondientes a nuestra e!periencia,pudimos contrastar resultados te"ricos y e!perimentales, dic-as diferencias resultaron serbastante satisfactorias puesto que dieron porcentaes de error muy peque/os.

III. PRINCIPIOS TEORICOS

1.- VISCOSIDAD:

Los asesy los lquidos tienen unapropiedadconocida como la viscosidad, la cual se puededefinir como la resistenciaa fluir ofrecida por un lquido, resultante de los efectos combinadosde la co-esi"n y la ad-erencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamientoresultante del movimientode una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distintade la atracci"n molecular. 2e puede considerar como causada por la fricci"n interna de lasmol0culas y se presenta tanto en ases ideales como en lquidos y ases reales.

1.1 VISCOSIDAD DE LOS LQUIDOS:

Los lquidos presentan muc-a mayor tendencia al fluo que los ases y, en consecuencia, tienen

coeficientes de viscosidad muc-o ms altos. Los coeficientes de viscosidad de los asesaumentan con la temperatura, en tanto que los de la mayora de lquidos, disminuyen. 3simismose -a visto que los coeficientes de viscosidad de ases a presiones moderadas son esencialmenteindependientes de la presi"n, pero en el caso de los lquidos el aumento en la presi"n produce unincremento de viscosidad. 'stas diferencias en el comportamientode ases y lquidos provienende que en los lquidos el factor dominante para determinar la viscosidad en la interacci"nmolecular y no la transferencia de impulso.

La mayora de los m0todosempleados para la medici"nde la viscosidad de los lquidos se basaen las ecuacionesde Poiseuille o de 2to4es. La ecuaci"n de Poiseuille para el coeficiente de

viscosidad de lquidos es5

donde 6 es el volumendel lquido de viscosidad que fluye en el tiempot a trav0s de un tubocapilar de radior y la lonitud L bao una presi"n de P dinas por centmetro cuadrado. 2e mide el



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A

enrase

sss


tiempo de fluo de los lquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades delos lquidos, se puede escribir como5

Las cantidades t7 y t8 se miden ms adecuadamente con un viscosmetro de &st9ald.

1.2 INFLUENCIA CON LA TEMPERATURA:

'l efecto de la temperatura sobre la viscosidad de u lquido es notablemente diferente del efectosobre un as; mientras en este ltimo caso el coeficiente aumenta con la temperatura, lasviscosidades de los lquidos disminuyen invariablemente de manera marcada al elevarse la

temperatura. 2e -an propuesto numerosas ecuaciones que relacionan viscosidad y temperaturacomo por eemplo5

1.3 MEDICIN DE LA VISCOSIDAD:

6(2)&2:#'%+& D' &2%3LD



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's quizs el modelo que ms se -a utilizado en la medida de viscosidades absolutas y relativasen lquidos puros y biol"icos, en sus mezclas y, especialmente, en fluidos ne9tonianos.

2e basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de fluo de un lquido a trav0sde un tubo, en funci"n de la diferencia de presiones bao las que se establece el desplazamiento.

La simplificaci"n del tratamiento num0rico facilita la e!presi"n que se aplica en la medidae!perimental.

r< t=1t.

'n donde r representa la viscosidad relativa del lquido problema, respecto al aua u otro lquido,t= y t los tiempos de fluo del estndar y del lquido, respectivamente, y la densidad.

La fuerza de fricci"n entre dos lminas contiuas de un fluido es > < ?2 dv 1 dr, en donde 2representa la superficie en contacto separadas a una distancia dr y con radiente de velocidad,posee unas dimensiones de @masaA@lonitudA7@tiempoA7. 2u proporcionalidad, unidad en el

sistema 2( es 4.m7s7. 'n el sistema )C2 se llama poisse y es iual a una d0cima parte de launidad 2(.

'l viscosmetro de &st9ald es de vidrio. Posee un ensanc-amiento en forma de ampolla provistade sendos enrases, conectado a un tubo capilar vertical que se une a un seundo ensanc-amientodestinado a la colocaci"n de la muestra en una primera operaci"n, y del aua o lquido dereferencia en otra operaci"n complementaria. 'l conunto se introduce en un ba/o termostticopara fiar la temperatura con precisi"n. 's indispensable la concreci"n de este valor, porque la

manitud de la viscosidad, o de su inverso la fluidez, son altamente dependientes de latemperatura, como fue demostrado por 3rr-enius, y anteriormente por el espa/ol . de Cuzmn)arrancio @7E7FA.

2.- DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS:

Dentro de las caractersticas que definen la propiedad de los lquidos, se encuentra la densidad@sA. La densidad es una unidad >sica de concentraci"n que resulta de dividir la masa de unlquido sobre su volumen. %ambi0n es denominada masa especfica. 2u ecuaci"n se denota5

=m 1 6

Donde GmG es la masa del lquida e!presado en H., , lb., etc., y G6G e el volumen del mismo encmF, demF, pieF, etc.

'sta relaci"n esta en funci"n de la presi"n y la temperatura.

La densidad del lquido depende de la temperatura.

2.1 Densidd de !n "e#$%:



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2e -alla dividiendo la masa total de la mezcla, entre el volumen total de la mezcla.

m =mt 1 6t

Donde G mt G es la sumatoria de las masas de los componentes de la mezcla y I6t Ies el

volumen total de la misma.2.2 Densidd &e%'i( )*&(edd Es+e$i,i$:

's la resultante de dividir de densidad e un cuerpo entre la densidad de otro cuerpo con el cualse desea comparar. 'n el caso de los

Lquidos, eneralmente se toma como patr"n, el aua pura a JK).

'ste resultado carece de Unidades.

r =3 1 B

2.3 Pes es+e$/,i$:

'n todos estos clculos, la Presi"n y la %emperatura son factores de desviaci"n de la Densidad.La Presi"n en forma inversamente proporcional a la densidad. 'n cambio la %emperatura actaen forma directamente proporcional a la Presi"n.

2.0 Pi$n"e'&

'l picn"metro @del rieopu4nos, GdensidadGA, o botella de ravedad especfica, es un frasco conun cierre sellado, devidriocon un tap"n con un finsimo capilar, de tal manera que un volumenpuede obtenerse con ran seuridad. 'sto permite determinaciones de densidadde un fluidoa ser

medido con precisi"n, en referencia a un apropiado fluido estndar como el auao el mercurio,usando elprincipio de 3rqumedes.

2i el frasco se pesa vaco, lueo lleno de aua, y lueo lleno del lquido en cuesti"n que se deseamedir su ravedad especfica, la densidad especfica del lquido ya puede calcularsesencillamente.

La densidad de partculas de unrido@polvo, por e.A, no puede determinarse con el simplem0todo de pesar, puede obtenerse con el picn"metro. 'l polvo se pone en el picn"metro, que sepesar, dando el peso de la muestra de polvo. Lueo el picn"metro es terminado de llenar con un

lquido de densidad conocida, donde el polvo sea completamente insoluble. 'l peso del lquidodesplazado podr lueo determinarse, y as -allar la ravedad especfica del polvo.



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IV. DETALLES EXPERIMENTALES1. *aamos e9ter$ame$te e# 7ic$>metro #im7io ? seco @u$to co$ su tam7>$ co$

a%ua desti#ada=2. Lue%o secamos co$ 7a7e#=3. AGora 7esamos e# 7ic$>metro ? obte$emos e# H-=

. L#e$amos e# 7ic$>metro co$ sumo cuidado Gasta e# ca7i#ar) uti#iamos 7arae##o a%ua desti#ada=

!. ;ara sumer%ir#o e$ u$ bao a u$a tem7eratura de 14JC) ca#e$tamossucie$teme$te a%ua e$ u$ Kaso de 7reci7itado=

Facu#tad I$%e$iera umica ;metro Kacio H-


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". Des7uBs de 4 mi$utos retiramos e# 7ic$>metro de# a%ua) #o secamos ? #ue%o7rocedemos a 7esar H1=

#. uitamos e# a%ua de# 7ic$>metro ? secamos $ueKame$te e$ #a estua=$. De@amos e$riar ? $ueKame$te baamos e9ter$ame$te) secamos co$ 7a7e# ?

#ue%o secamos e# 7ic$>metro Kaco H5=

Facu#tad I$%e$iera umica ;metro co$ a%ua H13J

;esamos 7ic$>metro Kacio H5


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AGora i$troducimos #a muestra #iquida GLICERINA e$ e# 7ic$>metro=

V. TA%ULACIN DE DATOS Y RESULTADOSEXPERIMENTALES

T&'(& 1: C)*+,-,)*/ + L&')0&)0,)

P (mmHg) T (C) HR

756 21.5 95%

T&'(& 2: D&)/ T0,-)/

T( C )de la Glicerina Masa Molecular (C3H8O3) Densidad(g/cm3)

22.5 Sol.a!r"n

#8. 9ol.

Problema

'#.$ gmol $.#8

Facu#tad I$%e$iera umica ;metro co$ "LICERINA H.


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#iscosidad de la glicerina a 2$C $.%&'c

T&'(& 3: D&)/ E40,5*&(/

2.1 M+,-,* + V,/-)/,+&+ + L678,+)/ -)* ( V,/-)/650) +O/9&(+

TABLA N2: Datos del tiempo de escurrimiento del agua y de la glicerina a diferentes

temperaturas

SOLUCION PATRN : GLICERINA

MASA ;< T1S< T2/< T40)5/acto para la determinacin de ladensidad de los l+0uidos.

Los l+0uidos con viscosidades bajas 1luyen 1cilmente y cuando la viscosidad eselevada el l+0uido no 1luye con mucha 1acilidad.

El log4 6 vs $? va a tender para los l+0uidos a 1ormar una l+nea recta.

VIII. RECOMENDACIONES

?ratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el viscos+metro,st-ald" para la determinacin de la viscosidad de la leche evaporada.

9e deben tomar los tiempos de manera e>acta cuando el l+0uido 0ue se estudia

pasa de un punto 3 a un punto = en el viscos+metro.

Los materiales 0ue se utili)an para las diversas mediciones se deben lavar y secarpor completo en la estu1a.

El picnmetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar luego del ba@ose debe de secar por completo el picnmetro antes de ser pesado.

IX. DISCUSIN DE RESULTADOS

9e puede percatar 0ue la densidad de la sustancia disminuye cuando la

temperatura va aumentando lo cual se puede apreciar en la gra1ica log4 6 vs$?. ?ambin notamos 0ue cuando la temperatura aumenta la viscosidaddisminuye.



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El mtodo del picnmetro es un mtodo muy e>acto" adems con ayuda de unabalan)a anal+tica los valores de los pesos son ms e>actos y se puededeterminar la densidad muy pr>ima a la terica para as+ poder hallar las

viscosidades a di1erentes temperaturas.

El porcentaje de error tiene mucho 0ue ver con los tiempos hallados con elviscos+metro de ,st-ald y la determinacin de la densidad de la sustancia puraa una temperatura de #&" ya 0ue estos valores luego son utili)ados paradeterminar las viscosidades de las sustancias

X. APENDICE

I. H)& + 04)0

II. C8/,)*&0,)

1.1BC5) / -&(-8(& (& ,/-)/,+&+ + (678,+)/ 8/&*+)*)5);0&5&/ D&0 8* 54()

E# $omo%rama co$stitu?e e# ob@etiKo u$dame$ta# de# traba@o e#mismo 7ermite de orma


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co$ocie$do otra u otras i$de7e$die$tes) ta# es e# caso que sedetermi$a Kiscosidad co$ocie$do tem7eratura ? co$ductiKidad= E#$omo%rama se co$stru?e 7artie$do de #os Ka#ores de estas Kariab#es ?de #os ra$%os de traba@o de #as mismas) as como tambiB$ de#estab#ecimie$to de #os m>du#os de traba@o=

-=1 E* (& )05&-,* + /)(8-,)*/ -5) &06& (& ,/-)/,+&+

E$ %e$era# 7ara #os #quidos) #a Kiscosidad aume$ta co$ #a tem7eratura

debida que #as mo#Bcu#as comie$a$ a se7ararse 7oco a 7oco e97a$si>$

tBrmica) a# Gacer esto) 7uede$ circu#ar m$ e$tre e##as) esta ricci>$ es 7recisame$te #a Kiscosidad e$ #os

uidos=

;or otra 7arte) 7ara %ases co$$ados e$cerrados e$ tuberas o

reci7ie$tes) #as mo#Bcu#as) a# i$te$tar se7ararse m


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II.3 I*+,78 )0)/ 5>)+)/ 4&0& (& +05,*&-,* + (&

,/-)/,+&+ + (,78,+)/ +&*+) 8*& '0 4(,-&-,*

7A 6(2)#'%+& D' &2%3LD

's quizs el modelo que ms se -a utilizado en la medida de viscosidades absolutas y relativasen lquidos puros y biol"icos, en sus mezclas y, especialmente, en fluidos ne9tonianos.

2e basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de fluo de un lquido a trav0sde un tubo, en funci"n de la diferencia de presiones bao las que se establece el desplazamiento.La simplificaci"n del tratamiento num0rico facilita la e!presi"n que se aplica en la medidae!perimental.

r= t/t.

en donde rrepresenta la viscosidad relativa del lquido problema,respecto al aua u otro lquido, ty tlos tiempos de fluo del estndary del lquido, respectivamente, yla densidad.

'l viscosmetro de &st9ald es de vidrio. Posee un ensanc-amiento enforma de ampolla provista de sendos enrases, conectado a un tubocapilar vertical que se une a un seundo ensanc-amiento destinado ala colocaci"n de la muestra en una primera operaci"n, y del aua olquido de referencia en otra operaci"n complementaria. 'l conuntose introduce en un ba/o termosttico para fiar la temperatura conprecisi"n. 's indispensable la concreci"n de este valor, porque lamanitud de la viscosidad, o de su inverso lafluidez, son altamentedependientes de la temperatura.



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((. 6(2)#'%+& U*(6'+23L D' 23VB&L%

La facilidad con que un fluido fluye a trav0s de un orificio dedimetro peque/o es una ubicaci"n de su viscosidad, en esteprincipio se basa el visc"metro universal de 2aybolt. La muestra

de fluido se coloca en un aparato como el que se muestra en lafiura5

Despu0s de que se establece el fluo, se mide el tiempo requeridopara colectar ml del fluido. 'l tiempo resultante se reportacomo la viscosidad de fluido en seundos universales 2aybolt@22U, o en ocasiones 2U2A. Puesto que la medici"n no estabasada en la definici"n fundamental de viscosidad.

La ventaa de este procedimiento es que es sencillo y requiere unequipo relativamente simple. 2e puede -acer la conversi"n de

22U a viscosidad cinemtica.(((. 6(2)#'%+& D' 2'3+L'

'l cilindro e!terior es fio y el cilindro interior ira, mediantepoleas, por la acci"n de dos pesos que caen. 'l cilindro interior estasometido a un par de arrastre, constante y conocido. La velocidadlmite se alcanza cuando el par de viscosidad equilibra el pararrastre.

Permite -acer una medida absoluta de la viscosidad, por eemplo

las meores medidas absolutas de la viscosidad del aire se -an-ec-o con un aparato de este tipo, alcanzndose una ran precisi"n.2in embaro un viscosmetro como el de 2earle, para ciertasvelocidades de rotaci"n, el fluo puede llear a ser inestable ya que se forma un torbellino enforma de toros coa!iales a los dos cilindros @torbellinos de %aylorA que pueden dar resultadoserr"neos, por esto es preferible usa el )ouette.

2e utiliza con frecuencia para las medidas relativas de lquidos muy viscosos, de suspensiones,de pinturas, de productos alimenticios, etc.

(6. 6(2)&2:#'%+& +&%3)(&*3L 3*3LC()& O7

(nstrumento de estructura compacta, de ranestabilidad en las medidas y alta e!actitud yprecisi"n, adecuado para lectura deviscosidades medias.%iene un amplio espectro de aplicaci"n comopuede ser la medida de la viscosidad en rasas,pinturas, industrias alimentarias, farmac0uticas,



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etc.

'l principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de unmuelle de cobreberilio ira mediante un motor sincr"nico dentro del lquido muestra, quedandorefleada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.

Rn de "edid 7 7. mPa1sVe%$idd de %s &'&es , 78, F, rpm.T%e&n$i W1 M Q en lquidos ne9tonianosDi"ensines 8 ! 7J ! F8 mmPes .M HCdi F3PMO76. 6(2)#'%+& X&PPL'+.

'st basado en una modificaci"n del 6iscosmetro de bola, en donde una esfera rueda en elinterior de un tubo que puede inclinarse un nulo determinado.

Las esferas son relativamente randes con relaci"n al dimetro interior del tubo, lo que -ace queel dimetro de la esfera sea de ran precisi"n.

'l valor de la constante H depende del tipo de esfera a utilizar5

Es,e& M'e&i%Di4"e'&)""

Pes )Densidd)5$"3

Cns'n'e 6)"Ps5$"35

Rn de"

"P.s1 6idrio 7M.O78 J.MEOF 8.887 .NE8 .7

2 6idrio 7M.MEO J.JNF 8.87O .E7 N7F3 Xierro 7M. 7.7E8F O.7F .EJ8 FN0 Xierro 7M.8F 7J.E88 O.7F8 .MJN 8JO7 3cero 7J.8O 77.NN7 N.JE J.O O7

8 3cero 77.778 M.MFM7 N.NM FF.O8E8FNM

6(. 6(2)#'%+& D' %3#B&+ C(+3%&+(&.

'l instrumento que se muestra en la fiura

#ide la viscosidad utilizando la definici"n de viscosidaddinmica dada en la ecuaci"n5

Y < Z1 @[61[yA

2e -ace irar el tambor e!terior a una velocidad anularconstante, @A, mientras el tambor interior se mantieneestacionario. Por consiuiente, el fluido que esta en contacto



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con el tambor iratorio tiene una velocidad lineal, 6, conocida, mientras el fluido que esta encontacto con el tambor interior tiene una 6elocidad .

2i conocemos [y de la muestra del fluido podemos calcular el termino [61[y en la ecuaci"n. 2eponen en consideraci"n especial al fluido que se encuentra en el fondo del tambor pues su

velocidad no es uniforme en todos los puntos. Debido a la viscosidad del fluido, se presenta unafuerza de arrastre sobre la superficie del tambor interior que ocasiona el desarrollo de un troqu0cuya manitud puede medirse con un torqumetro sensible. La manitud de dic-o troqu0 es unamedida de la tensi"n de corte, Z, del fluido. 3s pues la viscosidad Y puede calcularse utilizandola ecuaci"n.

III. G0-&/

IX. %I%LIOGRAFA

;o$s Muo) "ast>$) WFisicoqumicaX) 4ta Edici>$) U$iKersidad Nacio$a#

Ma?or de Sa$ Marcos) Lima 6 ;er --=Gtt7'33ZZZ=Ka9asotZare=com3doc&edu3qui37KG1o=7d

Gtt7'33ZZZ=quimica=u$am=m93IM"37d30c#oroormo=7d

Gtt7'33es=ZiQi7edia=or%3ZiQi3Co$sta$te&u$iKersa#&deos&%ases&idea#es

Gtt7'33booQs=%oo%#e=com3booQs[

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