Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ingeniera Industrial

LABORATORIO DE FSICA II[EXPERIENCIA n6:viscosidad ]

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIALEAP Ingeniera Industrial

ESTUDIANTES

FERNANDEZ PEREZ MICHELL ANDRE 13170020MORIYA JUAREZ SEBASTIAN ALONSO13170089

HORARIOMARTES 08:00 a.m. - 10:00 a.m.

VISCOSIDADEXPERIENCIA N6

I. OBJETIVO:Determinar el coeficiente de viscosidad de un lquido en funcin de la viscosidad conocida de otro lquido.

II. MATERIALES: Soporte universal Clamp Pinza con agarradera Viscosmetro de OSTWALD Termmetro Vaso de precipitados, 1 500 ml. Probeta graduada de 10ml Balanza digital Cronometro Picnmetro Lquidos: agua, alcohol y ron

VASO DE PRECIPITADOSOPORTE UNIVERSAL

PROBETA GRADUADATERMMETRO

BALANZA DE TRES BRAZOSCRONMETRO

PIE DE REYVISCOSMETRO

III. FUNDAMENTO TERICO:

El gasto (rapidez de volumen de flujo) de un lquido est dado por el producto de la rapidez del fluido v por el volumen e control A,

Tambin se puede encontrar a partir de la ley de Poiseuille,

(1)

Donde V es el volumen del lquido de viscosidad escurrindose a travs de un tubo capilar de longitud L de radio R sometido una diferencia de presiones en el tiempo t.

Despejando el coeficiente de viscosidad de (1) se tiene,

(2)

Si se consideran dos lquidos de volmenes iguales a la misma temperatura midiendo los tiempo y que emplean en atravesar una seccin transversal del capilar del viscosmetro y recordando que la diferencia de presiones es proporcional a la densidad del lquido, se establece que,

(3)

Donde: y son las viscosidades de los lquidos desconocido y conocido

son las densidades y , son los tiempos respectivos

son los errores absolutos de los tiempos respectivos

La dependencia entre la viscosidad y la temperatura para un lquido, est dada por la relacin,

Despejando el coeficiente de viscosidad ,Donde: E: es la energa de activacin para el flujoA: es una constanteR: es la constante universal de los gasesT: es la temperatura (en escala absoluta)

IV. EXPERIMENTO:MONTAJEMonte el equipo tal como muestra el diseo experimental la Figura 2PROCEDIMIENTO1. Determine las densidades del agua destilada, alcohol y ron. Use el picnmetro ( o la probeta de 10ml ) y la balanza digital

agua = 0.96 g/mlalcohol = 0.81 g/mlron = 0.8 g/ml

2. Vierta agua destilada en el viscosmetro hasta que llene el bulbo C ( figura 2 )3. Insufle aire por la rama ancha hasta que la superficie del liquido por la otra rama delgada supere la seal A. Cubra la rama ancha con un dedo; evitara as que el liquido descienda por gravedad.4. Atencin todo el grupo: destape la rama y con el cronometro tomen el tiempo que tarda el liquido en pasar por el menisco, desde la seal A hasta la seal B. Anote los valores en la Tabla 1. Para determinar la viscosidad del liquido desconocido, repita cinco veces los pasos del 2 a 4.5. Reemplace los valores en la ecuacin (3) y evale la viscosidad desconocida.Agua Destilada (T=20OC)=1.0056. Caliente agua en bao Mara a la temperatura de 50 oC (utilice el vaso de precipitado grande casi lleno con agua), y repita los pasos anteriores. Anote los valores en la tabla 1Nota: Apague el mechero antes de sobrepasar la temperatura indicadaAgua Destilada (T=50OC)= 0.0008134= =0.0008134

TABLA 1 AguaT1=25 oCT2= 50 oC

t1(s)t2(s)

13.473.12

23.373.00

33.203.00

43.373.00

53.253.06

t0.150.088

Leyenda: T=Temperatura (oC), t=tiempo(s), t=error absoluto en la medida de t.PARA TEMPERATURA 25 oCtprom=3.33=Ea=t==0.096Ea=0.14Ei=0.05t=0.15PARA TEMPERATURA 50 oCTprom=3.04=0.048Ea=0.072Ei=0.05t=0.088

PARA REFORZARRepita los pasos anteriores utilizando alcohol y ron. AlcocolT1=26.6T2=50 RonT1=26.6T2=50

t1(s)t2(s)t1(s)t2(s)

15.564.4714.003.47

25.874.4123.933.34

35.594.5033.973.53

45.884.4744.183.62

55.754.4754.103.50

t0.2010.067t0.1040.14

PARA RON TEMPERATURA 50 oCTprom=4.46=0.030Ea=0.045Ei=0.05t=0.067PARA ALCOHOL TEMPERATURA 50 oCTprom=3.49=0.091Ea=0.1365Ei=0.05t=0.14Alcohol (T=50OC) = = =0.0009695ron (T=50OC)= = =0.0007546

V. EVALUACIN:

1. Determine el coeficiente de viscosidad del agua y del alcohol. A qu factores cree usted que se deba las discrepancias de los resultados obtenidos en comparacin con los consignados en las tablas?

*Determinacin del coeficiente de viscosidad del agua:

*Determinacin del coeficiente de viscosidad del alcohol:

La gravedad especfica tiene un valor adimensional, este clculo es el mismo para las temperatura de 30 y 40 C.

Para determinacin la densidad del etanol se dice que guarda una relacin con la densidad del agua respecto a la gravedad especfica calculada, entonces:

Y para una temperatura de 20 C el agua tiene una densidad de 0.99819 entonces decimos:

DETERMINACIN DE LA DEL ETANOL 100% A 20 C:Aplicando la formula de la viscosidad se puede obtener la viscosidad de la muestra:Sabemos que:

Reemplazando los valores en la ecuacin a 20 C obtenemos la viscosidad del etanol:

Las discrepancias se debieron a los siguientes motivos: El mtodo del picnmetro es un mtodo muy exacto, adems con ayuda de una balanza analtica los valores de los pesos son ms exactos y se puede determinar la densidad muy prxima a la terica para as poder hallar las viscosidades a diferentes temperaturas. La misma concentracin de la solucin, nos genero resultados diferentes de viscosidad ya que presentaba un peso molecular bajo (20% en peso) y luego un peso molecular de etanol un poco alto (60% en peso). Esto hizo que la viscosidad vare en ciertas proporciones con respecto a la muestra pura (100%). El porcentaje de error tiene mucho que ver con los tiempos hallados con el viscosmetro de Ostwald y la determinacin de la densidad de la sustancia pura a una temperatura de 20C, ya que estos valores luego son utilizados para determinar las viscosidades de las sustancias.

2. Dependencia de la viscosidad de los lquidos de la temperatura: Usted habr observado una muy rpida disminucin del incremento de la temperatura. En poca de verano Qu tipo de lubricante recomendara para un automvil?

Debido a la dependencia de la viscosidad de los lquidos a la temperatura y tomando en cuenta que en poca de verano hay un incremento considerable del calor (temperatura ambiental), se recomendara el uso de un lubricante (aceite) ms viscoso para que no se adelgace (age) al punto de no proteger las piezas en contacto en el interior del vehculo.3. Determine el coeficiente de viscosidad para una mezcla (50% de agua destilada+50% de ron)

4. Enuncia un mtodo para determinar la viscosidad de los lquidos medianamente viscosos y otro para los muy viscosos. Incluya las referencias. El mtodo de la bola que cae, consiste en determinar el tiempo que tarda una esfera de peso y tamao conocido en caer a lo largo de una columna de dimetro y longitud conocida del liquido en cuestin. Con el viscosmetro de Ostwald, que consiste en medir el tiempo que tarda en fluir un volumen conocido de liquido a travs de un capilar de longitud y radio conocido. La ley de Stokes, que es aplicable a la cada de cuerpos esfricos en todos los tipos de fluido siempre que el radio r del cuerpo que cae sea grande en comparacin con la distancia entre molculas.

VI. CONCLUSIONES:

1. Se observa que la viscosidad y la densidad no estn relacionadas. Los lquidos con densidades similares pueden presentar viscosidades muy diferentes. Por ejemplo la densidad permanece esencialmente invariable independientemente de la temperatura de un lquido, pero la viscosidad, en general, cambia notablemente con la temperatura.

2. Se observa que generalmente cuanto mayor es la temperatura del medio, menor es la viscosidad del lquido. Es decir hay una relacin entre viscosidad y temperatura.

VII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

1. No haba material suficiente como para que cada grupo haga su experiencia en su mesa correspondiente.

2. Creo que no era la forma correcta de insuflar aire al viscosmetro, creo que debi haber un aparato que haga ese trabajo.

VIII. BIBLIOGRAFA

1. Sears, Francis W. -Zemansky, Mark W. - Young, Hugh D. - Freedman, J FISICA UNIVERSITARIA. Addison Wesley Iberoamericana. 9 edicin Wilmington, Delaware, E.U.A 1998.2. Serway, Raymond A. Fsica. Vol. 1. 6 edicin. Mc. Graw-Hill. Mxico 1998.3. Paul Tipler, Fsica, Edit. McGraw Hill, tomo I.4. John Mc Kelvey Broth, Howard Grotch, Fsica para ciencias e ingeniera, Edit. Harla Tomo I. 5. Augurio N. Zavala Trujillo, FSICA II.

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