VISCOSIDAD DE LIQUIDOS
OBJETIVO: Determinacin de la viscosidad de lquidos puros y su
variacin con la temperaturaFUNDAMENTO TEORICO:Los lquidos presentan
mucha mayor tendencia al flujo que los gases y, en consecuencia,
tienen coeficientes de viscosidad mucho mas altos. Los coeficientes
de viscosidad de los gases aumentan con la temperatura, en tanto
que los de la mayora de lquidos, disminuyen. Asimismo se ha visto
que los coeficientes de viscosidad de gases a presiones moderadas
son esencialmente independientes de la presin, pero en el caso de
los lquidos el aumento en la presin produce un incremento de
viscosidad. Estas diferencias en elcomportamientode gases y lquidos
provienen de que en los lquidos el factor dominante para determinar
la viscosidad en lainteraccinmolecular y no la transferencia de
impulso.La mayora de losmtodosempleados para lamedicinde la
viscosidad de los lquidos se basa en lasecuacionesde Poiseuille o
de Stokes. La ecuacin de Poiseuille para el coeficiente de
viscosidad de lquidos es:
donde V es elvolumendel liquido de viscosidadque fluye en
eltiempota traves de un tubo capilar deradiory la longitudLbajo una
presin dePdinas por centmetro cuadrado. Se mide el tiempo de flujo
de los lquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las
densidades de los lquidos, se puede escribir como:
Las cantidadest1yt2se miden mas adecuadamente con un viscosmetro
de Ostwald. Una cantidad definida de liquido se introduce en el
viscosmetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por
succin al bulbo B hasta que el nivel del liquido este sobre
unamarcaa.Se deja escurrir el liquido el tiempo necesario para que
su nivel descienda hasta una marcaby se mide con un cronometro. El
viscosmetro se limpia, luego se aade el liquido de referencia y se
repite la operacin. Con esteprocedimientose obtienent1yt2y la
viscosidad del liquido se calcula con la ecuacin anterior.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA:El efecto de la temperatura sobre
la viscosidad de u liquido es notablemente diferente del efecto
sobre ungas; mientras en este ultimo caso el coeficiente aumenta
con la temperatura, las viscosidades de los lquidos disminuyen
invariablemente de manera marcada al elevarse la temperatura. Se
han propuesto numerosas ecuaciones que relacionan viscosidad y
temperatura como por ejemplo:
dondeAyBson constantes para el liquido dado; se deduce que
eldiagramade log() frente a 1/T seta una lnea recta. Se pens en
otro tiempo que la variacin de la fluidez con la temperatura
resultara mas fundamental que la del coeficiente de viscosidad;
pero el uso de una expresin exponencial hace que la opcin carezca
de importancia.
DENSIDAD:Se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y
el volumen que ocupa. La densidad de un cuerpo esta relacionado con
su flotabilidad, una sustancia flotara sobre otra si su densidad es
menor.La gravedad especifica o densidad relativa esta definida como
el peso unitario del material dividido por el peso unitario del
agua destilada a 4 C. Se representa la gravedad especifica (Ge) y
tambin se puede calcular utilizando cualquier relacin de peso de la
sustancia a peso del agua.
PICNOMETRO:Es un aparato que se utiliza para determinar las
densidades de distintas sustancia. Tambin se conoce como frasco de
densidades. Consiste en un pequeo frasco devidriode cuello estrecho
cerrado con un tapn esmerilado, hueco y que termina por su parte
superior en un tubo capilar con graduaciones.
MATERIAL Y REACTIVOS Viscosimetro de oswald Bao termosttico
Cronometro Estufa Pipetas Termmetro Agua destilada Etanol
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. El viscosmetro debe seleccionarse
para que tenga un tiempo comprendido entre 1 y 10 minutos con el
correspondiente lquido. Especficamente se selecciona un viscosmetro
de capilar 62. Lavar el viscosmetro con sumo cuidado utilizando
detergente y mezcla sulfocromica si fuera necesario.3. Mediante una
pipeta pongan agua en el viscosmetro4. Colocar el viscosmetro en un
bao de 27 c. 5. Succionar el lquido para hacer subir el bulbo
superior por encima del primer enrase6. Dejar fluir el lquido y
medir el tiempo que demora en pasar entre las marcas de enrase
usando un cronometro7. Repetir los mismos pasos a 35 y 45 c
Constante del
viscosmetroCompuestoTemperaturaTiempoDensidadViscosidad (cP)
0.01098 Pa.sAgua25 C77,8 s0,9889 g/ml0,8448 cP
30 C71,4 s0,96696 g/ml0,7581 cP
35 C65,7 s0,96449 g/ml0,6958 cP
0,0108 Pa.sEtanol25 C98,0 s0,8592 g/ml1,1820 cP
30 C71,6 s0,8574 g/ml0,9603 cP
35 C55,1 s0,8511 g/ml0,7992 cP
CALCULOSDeterminar viscosidad:
Viscosidad del agua k es 0.01098
VISCOSIDAD DEL AGUA A 25 CA = b)A = 0.01098)A =0.8448 cp
VISCOSIDAD DEL AGUA A 30CA = b)A = 0.01098)A =0.7581 cp
VISCOSIDAD DEL AGUA A 35CA = b)A = 0.01098)A =0.6958 cp
Viscosidad del etanol VISCOSIDAD DEL ETANOL A 25C
VISCOSIDAD DEL ETANOL A 30C
VISCOSIDAD DEL ETANOL A 35C
PORCENTAJE DE ERRORDATOS TEORICOSValor terico de viscosidad del
etanol a diversas temperaturasSUSTANCIAa 27 Ca 35 Ca 45 C
cP(Centipoise)1,06210,91850,768
Valor terico de viscosidad del agua a diversas
temperaturasSUSTANCIAa 27 Ca 35 Ca 45 C
cP(Centipoise)0,85930,73400.6364
PORCENTAJES DE ERROR
CompuestoTemperaturaViscosidad (cP)TericaViscosidad
(cP)Practica% de Error
Agua25 CCp0,8448 cP1.69%
30 C0,7340 cP0,7581 cP3.28%
35 C0.6364 cP0,6958 cP9.33%
Etanol25 CcP1,1820 cP11,3 %
30 CcP0,9603 cP4,55%
35 CcP0,7992 cP4,06%
GRAFICA DE VISCOSIDAD VS TEMPERATURA
Grficade viscosidad vs temperatura, nos muestra como la
viscosidad disminuye al aumentar la temperatura es decir que es
inversamente proporcional a ella, volviendo al lquido ms fluido a
temperaturas altas.
DISCUSIN
En esta experiencia realizamos mediciones de tiempo en un
viscosmetro de Ostwald que se basa en la ley de Poisseuille que
permite conocer la velocidad de flujo de un lquido a travs de un
tubo, en funcin de la diferencia de presiones bajo las que se
establece el desplazamiento es decir que calculamos la viscosidad
midiendo su densidad y la razn de tiempos que tarda en fluir de la
marca A hasta la marca B del viscosmetro y todas esas mediciones
con respecto al agua. Para entender cmo se obtuvo la viscosidad hay
que saber que esta es la oposicin de un fluido a las deformaciones
tangenciales, como los lquidos poseen propiedades caractersticas,
permite que en su estado haya deformacin de su estructura por el
movimiento libre de las molculas en el que las mantienen unidas
pero que a la vez le permiten un movimiento dado, la resistencia a
este movimiento libre de sus molculas (friccin) es la viscosidad de
cada fluido.
En la experiencia se midi la viscosidad para el Agua (como
referencia), la acetona y el etanol, a medida que se realizaba la
experiencia de cada uno a diversas temperaturas notbamos como el
tiempo que tardaba el lquido en fluir disminua, luego se procedi a
calcular la viscosidad de cada medicin (se realizaron 3 mediciones
en cada tiempo y se obtuvo un promedio de tiempos), obtenindose
para el agua viscosidades de 0,8448 cP, 0,7581 cP y 0,6958 cP a
25C, 30C y 35C respectivamente, cabe resaltar que la medicin de
viscosidad del agua se obtuvo a partir deque nos indica la relacin
directa de la densidad respecto al tiempo de fluidez y la constante
de viscosidad del aparato utilizado, esta medicin se hizo para
luego tomarla como referencia para las dems mediciones. En la
Acetona (nuestro grupo) se obtuvieron resultados de 0.3504cP,
0,3220 cP y 0,2767 cP, a 27C, 35C y 45C respectivamente y en el
etanol 1,1820 cP, 0,9603 cP y 0,7992 cP. En los tres tipos de
mediciones el tiempo obtenido aumento y la viscosidad disminuyo a
medida que se aumentaba la temperatura, esto se puede observar
fcilmente en la grfica de viscosidad vs temperatura y se debe
principalmente a que a temperatura ambiente cada liquido posee un
movimiento natural de sus molculas, choques entre ellas y una
energa cintica o de movimiento determinada, a medida que se aumenta
la temperatura esta energa cintica aumentan aumentando con ella el
movimiento y los choques entre las molculas del lquido y haciendo
que este se desplace ms rpido, s disminuye su friccin y por ende la
viscosidad que es la oposicin al movimiento disminuye. De forma que
podemos afirmar que la viscosidad de un lquido es inversamente
proporcional a la temperatura del mismo lquido.
Por ltimo se busc la viscosidad terica para estas mediciones a
diferentes temperaturas, sin embargo para algunos se tuvo que
interpolar para obtener el valor terico a las temperaturas que
utilizamos y con esto se calcul el porcentaje de error, obtenindose
en todas las mediciones un porcentaje menor al 15% , lo que nos
indica que las mediciones se realizaron de forma correcta y el
error se debi principalmente a la regulacin de la temperatura, pues
se deba hacer en un bao trmico y en la experiencia se trasvaso de
un vaso qumico al aparato lo cual pudo inferir en nuestros
resultados.
CONCLUSIONES
Nuestro primer objetivo era determinar la viscosidad de diversos
lquidos utilizando el viscosmetro de Oswald, en el cual
determinamos el tiempo que tardaba en fluir un lquido desde una
marca A hasta una marca B del viscosmetro, a travs de esto se
realiz la medicin de la viscosidad obtenindose las siguientes
mediciones:
CompuestoTemperaturaViscosidad (cP)
Agua27 C0,8448 cP
35 C0,7581 cP
45 C0,6958 cP
Acetona27 C0.3504 cP
35 C0,3220 cP
45 C0,2767 cP
Etanol27 C1,1820 cP
35 C0,9603 cP
45 C0,7992 cP
El segundo objetivo era relacionar algunas propiedades de
lquidos con la viscosidad en donde la propiedad que relacionamos
fue el movimiento de las molculas de un lquido en relacin a su
temperatura como vemos en esta grfica. En la cual se aprecia que a
medida que aumenta la temperatura la viscosidad de cada liquido
disminuye, por la mayor interaccin y movimiento cintico de las
molculas del lquido al aumentar la temperatura, lo que hace que
fluya o se mueva ms rpido y posea menos friccin, por ende disminuye
su viscosidad.
De forma que podemos concluir que la viscosidad de un lquido es
inversamente proporcional a su temperatura.
BIBLIOGRAFA
Liquido. (s.f).Wikipedia. Recuperado el 25 de septiembre de
2012, dehttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido Propiedades de
los lquidos. Qumica general..Recuperado el 25 de septiembre de
2012,
dehttp://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/54-propiedades-de-los-liquidos
Glvez .M., F. (s.f).Fsica experimental.Universidad politcnica de
valencia. Recuperado el 28 de septiembre de 2012 ,
