UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DEHUAMANGA

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE BIOLOGIA

PRCTICA N: 04CURSO: FISICOQUMICA QU 241

PROFESOR:

ALUMNOS: MEDINA ANDIA, Emanuel.QUISPE TOFENIO, WiltonSALCEDO GONZALES, Jonathan

DIA DE PRCTICA: LUNESHORA DE PRCTICA: 7.00 -10.00 a.m.

AYACUCHO PER2009

VISCOSIDAD Y DENSIDAD DE LIQUIDOS A DIFERENTES TEMPERATURAS(Mtodo del viscosmetro de Ostwald modificado)

I. OBJETIVOS:- Determinar la densidad de un lquido o de una solucin en estudio a diferentes

temperaturas por picnometra.- Determinar la viscosidad absoluta o dinmica de un lquido o de una solucin a

diferentes temperaturas por el Mtodo del viscosmetro de Ostwald modificado.- Hallar la viscosidad cinemtica de un lquido o de una solucin.- Determinar la energa de flujo, la variacin de la energa libre de Gibas de activacin,

el factor pre-exponencial y la entropa de proceso de flujo.

II. FUNDAMENTO TEORICO:

A. VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS:

La viscosidad o frotamiento interno es una de las propiedades fsicas de un fluido. Esla resistencia experimentada por una porcin de un lquido cuando se desliza sobreotra. Depende del estado fsico de los cuerpos, pues mientras que en los gases es muypequea en los slidos alcanza su valor mximo. El valor de la viscosidad en loslquidos vara ampliamente, desde algunos lquidos como el ter di etlico que correnfcilmente, hasta otros como el alquitrn o los aceites pesados que sonextremadamente viscosos

VISCOSIDAD DINAMICA:La tensin de corte ( ) que se desarrolla en el movimiento de un fluido depende dela viscosidad del fluido. Se puede definir como la fuerza requerida para deslizar unacapa de rea unitaria de una sustancia sobre otra capa de la misma sustancia.

= F (N/ m2)A

La definicin de la viscosidad dinmica es:

= = (v) N. sv/y y m2

VISCOSIDAD CINEMATICA:Es la relacin entre la viscosidad absoluta, expresada en poise, y la densidad dellquido a la misma temperatura, es decir, viscosidad cinemtica (stoke) = viscosidaddinmica (poise)/densidad (g/ml). Las unidades de viscosidad cinemtica son el stoke ycentistoke (siendo 1 stoke = 100 centistoke).

= / (m2/s)

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD

a) Gases

Todas las molculas de un gas estn en un continuo movimiento aleatorio. Cuando hayun movimiento en bloque debido a un flujo, dicho movimiento se superpone a losmovimientos aleatorios y luego se distribuye por todos el fluido mediante colisionesmoleculares. Los anlisis basados en la teora cintica predicen:

m aT1/2

La prediccin de la teora cintica concuerda perfectamente con las tendenciasexperimentales, aunque debe determinarse la constante de proporcionalidad y uno oms factores de correccin; esto limita la aplicacin prctica de esta sencillaecuacin.

Si se dispone de dos o ms puntos experimentales, los datos deben correlacionarsemediante la correlacin emprica de Sutherland

m = bT1/2 / (1 + S/T)

Las constantes b y S pueden determinarse simple escribiendo

m = bT3/2 / (S + T)

T3/2 / m = T/b + S/b

b) Lquidos

No es posible estimar tericamente las viscosidades para lquidos con exactitud. Elfenmeno de la transferencia de momento por medio de colisiones moleculares pareceoscurecerse en lquidos por efecto de los campos de fuerza que interactan entre lasmolculas lquidas apiadas y muy cercanas unas a otras.

Las viscosidades de lquidos son afectadas drsticamente por la temperatura. Estadependencia de la temperatura absoluta se representa bien mediante la ecuacinemprica:

m = Aexp (B/T) (15)

En resumen: en gases el aumento de temperatura provoca un aumento en laviscosidad mientras que en los lquidos un aumento de la temperatura disminuye laviscosidad.

MEDICION DE LA VISCOSIDAD

1. Viscosmetro de tubo capilar: Instrumento utilizado para medir la viscosidad de loslquidos. Consiste en una pequea vasija en cuyo fondo existe un orificio calibrado y detamao conocido, y en la que se vierte un volumen conocido de lquido. El tiempo queste emplea en fluir por el orificio es una medida de su viscosidad. Este se denominaviscosmetro de Ostwald o de Ubbelohde.

Figura: Viscosmetro de tubo capilar (Las dimensiones en mm)

B. LA DENSIDAD

Los cuerpos difieren por lo general en su masa y en su volumen. Estos dos atributosfsicos varan de un cuerpo a otro, de modo que si consideramos cuerpos de la mismanaturaleza, cuanto mayor es el volumen, mayor es la de materia que compone alcuerpo en cuestin y que explica el porqu dos cuerpos de sustancias diferentes queocupan el mismo volumen no tienen la misma masa o viceversa.

La densidad de una sustancia es la masa que corresponde a un volumen unidad dedicha sustancia. Su unidad en el SI es el cociente entre la unidad de masa y la delvolumen, es decir Kg./m3.

III. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS:

- 2 viscosmetro gemelos de Oswald cannon-Fenske del mismo nmero.- 2 pipetas volumtricas de 10 mL- termmetros auxiliar al 0.2C- 2 picnmetros de aprox. 10ml con o sin termmetro.- 2 porta buretas dobles de Fisher con pinzas y abrazaderas.- 2 soportes universales- una bombilla de aspiradora o de succin.- vaso precipitado- bao mara- 1 cronmetro con mnimo = 0,01s- balanza analtica- n-hexanol- 25ml de acetona para lavar

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a. Determinacin de la densidad del lquido problema en estudio a diferentestemperaturas por el mtodo del picnmetro.

Llenar el picnmetro limpio y seco con lquido de referencia (H2 O) y dejar caersuavemente la tapa. Termostatizar por 5 min. a la primera Temperatura constante,luego llevar a pesar fijndose que no tenga burbujas.(WP+w ).enjuagar el picnmetrocon acetona para lavar secar y enjuagar con el liquido problema. Llenar el picnmetro enjuagado con lquido problema (n-butanol) y dejar caersuavemente la tapa. Termostatizar por 5 min. a la primera temperatura cte. Pesar ysecar (W1+w). enjuagar el picnmetro con acetona para lavar secar y enjuagar con ellquido problema. Repetir los dos pasos anteriores sucesivamente a cada una de las tres o mastemperaturas fijadas. Simultneamente con la determinacin de los tiempos de flujo.

b. Determinacin comparativa de los tiempos de flujo promedio del lquido dereferencia y del lquido problema en estudio a diferentes temperaturas.

Termostatizar a la primera temperatura los viscosmetros y su contenido durante 5minutos contados a partir del instante en que se alcanzo y mantuvo la temperaturaconstante. En todo instante los dos viscosmetros permanecen sumergidos en el baotermostatito. Vigilar la temperatura del termostato, Succionar el lquido de referencia por el extremo delgado de los viscosmetros

hasta superar el bulbo inferior con ayuda de la bombilla aspiradora. Retener en esenivel y disponerse a poner en funcionamiento el cronometro en el instante que

alcanza el nivel de la marca superior para detenerlo cuando llega a la marca inferior.Anotar el tiempo de flujo del lquido de referencia (tw) en el casillero correspondiente.Repetir la determinacin del tiempo de flujo en el mismo viscosmetro 3 vecesadicionales. Succionar el liquido problema en estudio ya Termostatizado por el extremodelgado del otro viscosmetros hasta superar el bulbo inferior con ayuda de labombilla aspiradora Retener en ese nivel y disponerse a poner en funcionamiento elcronometro en el instante que alcanza el nivel de la marca superior para detenerlocuando llega a la marca inferior. Anotar el tiempo de flujo del lquido problema (t1) enel casillero correspondiente. Repetir la determinacin del tiempo de flujo en el mismoviscosmetro 3 veces adicionales. Alcanzar la segunda temperatura del termostato regulndolo para que semantenga constante durante la Termostatizacin del picnmetro y su contenido ydurante la determinacin de los 8 tiempos de flujo a esta nueva temperatura. anotaren los casilleros correspondientes. Repetir a las otras dos o ms temperaturas las partes (a) y (b) anteriores.

V. DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

a. Cuadro N 01: picnometria:

N TC WP1 (g)Picnmetro1

WP2 (g)Picnmetro2

WP1+L (g)n-butanol

WP2+H20 (g)H2O

L(g/ml)

H2O(g/ml)

01 20

14.1584 9.7216

22.3605 19.3525 0.82021 0.96302 25 22.3314 19.3419 0.81730 0.96203 30 22.3115 19.3356 0.81531 0.96104 35 22.2943 19.3207 0.81359 0.960

b. Cuadro N 02: viscosidad mtodo del viscosmetro de oswald modificado

N TC H2O (s)(H2O) L(s)

(n-butanol)H2O

(g/ml)L

(g/ml)2OnH2O

(cp)2OnL

(cp)

1 247 76 6

Promedio :6.5 Promedio :19.25

20 1919 19 0.963 0.82021 0.9142 2.7074

2 28

Promedio :6

6 66 6

Promedio :17.75

18 1718 18 0.962 0.81730 0.8360 2.4732

3 31

Promedio :6

6 66 6

Promedio : 17

17 1717 17

0.961 0.81531 0.7840 2.2213

4 35

Promedio :5.25

6 55 5

Promedio : 15.25

16 1515 15

0.960 0.81359 0.7225 2.0987

VI. CALCULOS Y RESULTADOS:

a. determinacin de la densidad del lquido estudiado a diferentes temperaturas.

WP1+L WP1 = WL (n-butanol) = mWP2+H20 WP2 = WH2O V

L = WP1+L WP110

H2O = WP2+H2O WP210

A 20C

L = (22.3605 14.1584) g = 0.82021 g/ml10 ml

H2O = (19.3525 9.7216) g = 0.96309 g/ml10 ml

A 25C

L = (22.3314 14.1584) g = 0.81730 g/ml10 ml

H2O = (19.3419 9.7216) g = 0.9603 g/ml10 ml

A 30C

L = (22.3115 14.1584) g = 0.81531 g/ml10 ml

H2O = (19.3356 9.7216) g = 0.96140 g/ml10 ml

A 35C

L = (22.2943 14.1584) g = 0.81359 g/ml10 ml

H2O = (19.3207 9.7216) g = 0.95991 g/ml10 ml

Grafica N 01

b. Determinacin de la viscosidad (absoluta) a diferentes temperaturas.

N TC tH20 (promedio) s tL (promedio)s01 20 6.50 19.2502 25 6.00 17.7503 30 6.00 17.0004 35 5.25 15.25

P X X r4 x tL L 8 x V x H20 P X X r4 x tH2O

8 x V x

L H20 X tLtH2O

Densidad vs Temperaturay = -0,0006x + 0,8345

0,8120,8130,8140,8150,8160,8170,8180,8190,82

0,821

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Temperatura C

Den

sida

d g/

ml

A 20 C

2OnL = 0.9142 X 19.25 = 2.7074 cp6.50

A 25 C

2OnL = 0.8360 X 17.75 = 2.4732 cp6

A 30 C

2OnL = 0.7840 X 17 = 2.2213 cp6

A 35 C

2OnL = 0.7225 X 15.25 = 2.0987 cp5.25

Grafica N 02: Viscosidad Vs Temperatura

Viscosidad vs Temperaturay = -0,0573x + 4,066

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Temperatura C

Visc

osid

ad

Grafica N 03: Ln de viscosidad Vs 1/ temperatura K-3

c. Determinacin de la energa de activacin o de flujo, EaDe la ecuacin:

Linealmente tenemos: ln 2On= (Ea/R) (1/T) + lnA

Siendo la pendiente: m = Ea /R Ea = m x R

R= 1.987 Cal/molK

ln 2On = (Ea/R) (1/T) + lnA

y = 2,403 X - 7,0817

y = m X + b

m = 2,403

m = E a /R

E a = m x R

E a = 2.403 x 1.987

Ea = 4.7748 Cal/mol

ln n vs 1/T x 10-3y = 2,403x - 7,0817

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

3,24 3,26 3,28 3,3 3,32 3,34 3,36 3,38

1/T x 10-3

ln n

d. determinar el factor pre - exponencial A lquido en estudio:

(1/ 2OnL) = A x e-Ea/RT

20C: (1 / 2.7074) = A x e -4.7748/1.987 x 297.15

0.3694 = A x e -0.00809

A = 0.3694/0.9919

A = 0.3724

25 C: (1 / 2.4732) = A x e -4.7748/1.987 x 301.15

0.4043 = A x e -0.00798

A = 0.4043/0.9921

A = 0.4075

30 C: (1 / 2.2213) = A x e -4.7748/1.987 x 304.15

0.4502 = A x e -0.00790

A = 0.4502/0.9920

A = 0.4538

35 C: (1 / 2.0987) = A x e -4.7748/1.987 x 308.15

0.4765 = A x e -0.00780

A = 0.4765/0.9922

A = 0.4802

d. determinar la entalpia de flujo, H a 24C, 28C, 31C y 35C

H = R (ln 2OnL/ L)1/T

R= 1.987 Cal/molK

A 20 C

(ln 2OnL/ L) = 0.9960/0.9142 = 324.251/T 3.36 x 10-3

H = 1.987 x 324.25

H = 644.29 Cal/mol

A 25 C

(ln 2OnL/ L) = 0.9055/0.8360 = 326.251/T 3.32 x 10-3

H = 1.987 x 326.25

H = 648.26 Cal/mol

A 30 C

(ln 2OnL/ L) = 0.7981/0.7840 = 309.421/T 3.29 x 10-3

H = 1.987 x 309.42

H = 614.82 Cal/mol

A 35 C

(ln 2OnL/ L) = 0.7413/0.7225 = 315.701/T 3.25 x 10-3

H = 1.987 x 315.70

H = 627.30 Cal/mol

e. determinar la entropia de flujo, S a20C,25Cy30C

S = (H - Ea )TK

A 20C

S = 644.29 4.7748 = 2.15 Cal/mol297.15

A 25C

S = 648.26 4.7748 = 2.14 Cal/mol301.15

A 30C

S = 614.29 4.7748 = 2.01 Cal/mol304.15

A 35C

S = 627.30 4.7748 = 2.02 Cal/mol308.15

Tabla n 3: H , S a diferentes temperaturas:

TC 1/T, K-1 2OnL ln 2OnL (ln/ )1/T

Ecal/mol

Hcal/mol

scal/mol

20 3.36 X 10-3 2.7074 0.9960 324.254.7748

644.29 2.1525 3.32 X 10-3 2.4732 0.9055 326.25 648.26 2.1430 3.29 X 10-3 2.2213 0.7981 309.42 614.82 2.0135 3.25 X 10-3 2.0987 0.7413 315.70 627.30 2.02

VII. CONCLUSIONES

Se determin la densidad por el mtodo de Picnometra. Se determino la viscosidad de solucin a diferentes temperaturas por el

viscosmetro por el viscosmetro de Oswald. Se hall la viscosidad relativa, absoluta y cinemtica de la sustancia. Tambin se aprendi determinar la energa de flujo, libre de Gibas de

activacin, Factor exponencial y la entropa del proceso de flujo.

VIII. BIBLIOGRAFIA

METZ, C FisicoqumicaEdt. Mc Graw Hill Latinoamericana S.ABogot Colombia

BARRIW, C. M Qumica FsicaEdit. Reverte, 3 EdicinBarcelona Espaa