UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS. REGIN POZA RICA-TUXPAN

LABORATORIO DE FSICOQUMICA

PRCTICA 10

VISCOSIDAD

OBJETIVOOBJETIVO: Determinar la viscosidad de lquidos empleando el viscosmetro de Ostwald y verificar la relacin viscosidad-temperatura.

INTRODUCCIN:

Gases y lquidos poseen una propiedad conocida como viscosidad, que se define como la resistencia que una parte del fluido ofrece al desplazamiento de la otra. Puede pensarse que es causada por la friccin interna de las molculas y est presente tanto en los gases ideales como en los reales y lquidos.

Con respecto a la viscosidad, un fluido (gas lquido) puede diferenciarse de un slido por su comportamiento cuando se somete a un esfuerzo (Fuerza por unidad de rea) o fuerza aplicada. Un slido elstico se deforma en una magnitud proporcional al esfuerzo aplicado. Sin embargo, cuando un fluido se somete a un esfuerzo, la deformacin contina, esto es, el flujo aumenta al incrementarse el esfuerzo. Un fluido exhibe resistencia a este esfuerzo. La viscosidad es la propiedad de un fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. Estas ideas pueden resultar ms claras al estudiar la viscosidad de la siguiente forma.

La figura siguiente muestra un fluido encerrado entre dos placas paralelas infinitas. Supngase que la placa inferior se desplaza paralelamente a la superior y a una velocidad constante (v (m/s) mayor que la placa superior, debido a la aplicacin de una fuerza uniforme de F Newtons. A esta fuerza se le llama retardo viscoso y tiene su origen en la fuerzas viscosas del fluido. Las placas tienen una separacin (y (m). Todas las capas del lquido x se desplazan en la direccin x. La capa inmediatamente adyacente a la placa inferior se desplaza a la velocidad de dicha placa. La placa que le sigue hacia arriba se mueve a una velocidad un poco menor, y cada una de ellas tiene una velocidad un poco menor, que la anterior al recorrer el fluido en la direccin y. Este perfil de velocidades es lineal con respecto a la direccin y. Una analoga de este fluido seria un mazo de naipes, donde el mover el naipe de abajo, todos los dems presentan tambin cierto grado de desplazamiento.

Se ha determinado en forma experimental para muchos fluidos que la fuerza F en Newtons es directamente proporcional a la velocidad (v, al rea A de la placa usada e inversamente proporcional a la distancia (y.

( = constante de proporcionalidad llamada viscosidad del fluido. En los lquidos en los cuales la molculas estn muy juntos en el efecto pero predominante de la temperatura es disminuir la viscosidad para aumentar la distancia entre las molculas y por consiguiente reducir el nmero de colisiones. En los gases, un aumento de temperatura se traduce en mayor recorrido libre medio y aumento de la energa media de las colisiones moleculares, lo cual ocasiona un aumento del coeficiente de viscosidad.

Esfuerzo cortante en un fluido entre placas paralelas

La viscosidad es independiente de la presin en los gases cuando se trabaja a moderadas presiones pero en los lquidos hay un aumento de la viscosidad con el aumento de la presin.

Los lquidos presentan una resistencia fluir mucho mayor que los gases y por tanto presentan coeficientes de viscosidad mayores.

En los lquidos que tienden a asociarse la viscosidad es anormalmente alta, como es el caso del agua, donde a pesar de su bajo peso molecular la viscosidad es alta, debido en su mayor parte al efecto de los enlaces de hidrgeno.

Para los lquidos de la misma clase, al aumentar el peso molecular aumenta tambin la viscosidad. Como por ejemplo los H/C parafnicos que van desde los de baja viscosidad como los de la gasolina hasta los aceites lubricantes de alta viscosidad.

Hay varios mtodos diferentes para medir la viscosidad. Uno de ellos se conoce como mtodo de Poiseuille, que se basa en el uso de un aparato conocido como viscosmetro de Ostwald. Otro mtodo emplea discos, anillos o cilindros giratorios (viscosmetro Brookfield). El mtodo de la bola que cae consiste en determinar el tiempo que tarda una esfera de peso y tamao conocido en caer a travs de una columna de lquido.

Un viscosmetro empleado en gran escala para determinar viscosidad de productos derivados del petrleo (aceites), se conoce como viscosmetro Saybolt-Furol.

Las unidades de viscosidad en el sistema cgs son g/cm.seg; llamadas poise.

En el SI, la viscosidad se expresa en pa-seg(N.seg/m2 o Kg/m.seg).

En el sistema ingls, la viscosidad se expresa en lbm/pie.seg.

Algunas veces la viscosidad se expresa como /, llamada viscosidad cinemtica, donde es la densidad del fluido.

El mtodo de Poiseuille, se basa en la aplicacin de la ecuacin:

Donde V es el volumen del lquido de viscosidad que fluye en un tiempo t por un tubo capilar de radio r y longitud L, bajo una presin P en dinas por cm2. Esta ecuacin ha sido verificada repetidamente. Cuando se emplea en los lquidos no es necesario medir todas las cantidades indicadas, si se conoce la viscosidad de algn lquido de referencia con seguridad.

Si medimos el tiempo de flujo de un mismo volumen de dos lquidos diferentes por el mismo capilar, de acuerdo con la ecuacin de Poiseuille la relacin de los coeficientes de viscosidad de los lquidos estar dada por:

Como las presiones P1 y P2 son proporcionales a las densidades de los dos lquidos 1 y 2, entonces:

en consecuencia, una vez que 1, 2 y 2 se conocen, la determinacin de t1 y t2 permite el clculo de 1 del lquido bajo consideracin.

Para la determinacin se usa el viscosmetro de Ostwald, el cual consta de un tubo capilar que principia en B unido por la parte superior a una ampolla A y por la parte inferior a un tubo en U provisto en otra ampolla C. Encima y debajo de la ampolla A se encuentran las marcas de calibrado 1 y 2. (Ver figura anexa)

Viscosmetro de Ostwald

MATERIAL Y/O EQUIPOSUSTANCIAS:

Viscosmetro de Ostwald Agua destilada

1 vaso de ppdo. 2 L Benceno

1 termmetro Glicerina

1 soporte universal Miel de abeja

1 tripi Shampoo

1 tela de asbesto Aceite lubricante

1 mechero Bunsen

1 pinzas de tres dedos

1 cronmetro

1 piseta

1 perilla de succin

1 pipeta de 10 ml

1 vaso de ppdo. de 100 ml

Viscosmetro de Thomas-Stormer

1 vaso de ppdo. de 600 ml

Papel higinico

PROCEDIMIENTO:

Limpiar cuidadosamente el viscosmetro y limpiarlo con agua destilada, colocarlo en su posicin normal dentro de un bao de agua. Vertir en D un determinado volumen de lquido problema y soplar o empujar con la perilla hasta que el lquido haya subido en A un poco por encima de la marca 1. Dejar D libre y contar el nmero de segundos que tarda en pasar el lquido de la marca 1 hasta la marca 2. Repetir la operacin dos veces ms a la misma temperatura que la determinacin inicial y obtener un tiempo promedio.

Efectuar mediciones a 20, 30, 40, 50, y 60C, con el lquido problema y el de referencia.

Determinar la viscosidad del lquido problema utilizando los valores de la literatura de la viscosidad del agua y de las densidades del agua, y del lquido problema a las temperaturas indicadas.

CUESTIONARIO

1.- Qu es la Viscosidad de un lquido?. En qu unidades se suele expresar?. Explique.

2.- Qu datos se necesitan y cmo se usan en el clculo de la viscosidad usando el mtodo de Poiseuille?.

3.- Describa la diferencia entre viscosidad especfica y viscosidad absoluta. Cules son sus unidades?.

4.- Mencione las fuentes de error en el uso de los viscosmetros tipo Ostwald.

5.- Explique los factores que afectan a la viscosidad de los fluidos.

6.- Graficar ln ( vs 1/t para el lquido problema.

BIBLIOGRAFA

Castellan, W. Gilbert (1987), Fisicoqumica. 2 Edicin. Mxico, Addison-Wesley Iberoamericana.

Levine, Ira N. (2004), Fisicoqumica, Volumen 1, Quinta Edicin. Mxico, Mc Graw-Hill

_1172926086.unknown

_1172927933.unknown

_1172928582.unknown

_1172927455.unknown

_1172924147.unknown