UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERA EN GEOLOGA, MINAS, PETRLEOS Y
AMBIENTAL.
INFORME DE PRCTICA DE LABORATORIO PREPARADO POR EL
ESTUDIANTE
PRCTICA N6 Viscosidad de Lquidos
Fsico-Qumica
ESTUDIANTE
CARRERA
SEMESTRE
DOCENTE
FECHA
Erick Santiago Lpez Cabascango
Ingeniera Ambiental
tercero
Quim. Bolvar Enrquez
2015
05
25
1. OBJETIVOS
0. OBJETIVO GENERAL
Determinar la viscosidad de un lquido a diferentes
temperaturas.
0. OBJETIVOS ESPECFICOS
Analizar si depende de la temperatura la viscosidad.
Aprender a medir la viscosidad de un lquido poco voltil con
ayuda del viscosmetro de Ostwald.
1. MATERIALES Y REACTIVOS
MATERIALES
5
1. Termmetro ()
2. Cronmetro
6
3. Pipeta
2
4. Probeta
5. Soporte Universal
3
6. Pinza
1
9
7. Pera
8. Matraz
4
9. Viscosmetro de Otswald
10.Cocineta
7
REACTIVOS:
Acite Vaselina
Gasolina
1. ANTECEDENTES DEL TEMA
Deduccin de la viscosidad del aceite:
Donde:
: Viscosidad del aceite a temperatura experimental
: Viscosidad del agua a temperatura experimental
Densidad de la aceite a temperatura experimental
Densidad de la agua a temperatura experimental
Temperatura promedio de fluidez de la aceite a temperatura
experimental
Temperatura promedio de fluidez del agua a temperatura
experimental
1. PROCEDIMIENTO
1. DATOS EXPERIMENTALES
Para el aceite vaselina
Temperatura
Tiempo (s)
Temperatura ambiente
21
59.60
61.10
59.20
59.96
Temperatura ambiente
26
53.76
54.40
54.02
54.06
Temperatura ambiente
51.76
51.59
51.64
51.66
Temperatura ambiente
46.50
47.25
47.02
46.92
Densidad del aceite a temperatura experimental
Temperatura ()
Densidad () (kg/m3)
21
887.49
26
884.45
31
881.41
36
878.36
Para el agua
Temperatura
Tiempo (s)
Temperatura ambiente
20
98
100
99
99
Temperatura ambiente
25
84
85
83
84
Temperatura ambiente
73
74
75
74
Temperatura ambiente
69
69
69
69
Viscosidad del agua a temperatura experimental
Temperatura ()
Viscosidad () (kg/m.s)
21
0.000979
26
0.000871
31
0.000781
36
0.000705
Densidad del agua a temperatura experimental
Temperatura ()
Densidad () (kg/m3)
21
998.08
26
996.86
31
995.41
36
993.73
1. CLCULOS
Deduccin de la viscosidad del aceite:
Donde:
: Viscosidad del aceite a temperatura experimental
: Viscosidad del agua a temperatura experimental
Densidad de la aceite a temperatura experimental
Densidad de la agua a temperatura experimental
: Temperatura promedio de fluidez de la aceite a temperatura
experimental
Temperatura promedio de fluidez del agua a temperatura
experimental
Clculo de la viscosidad del aceite a temperatura ambiente
(21):
Clculo de la viscosidad del aceite a distintas temperaturas
(26):
Clculo de la viscosidad del aceite a distintas temperaturas
(31):
Clculo de la viscosidad del aceite a distintas temperaturas
(36):
Viscosidad del aceite de vaselina a temperatura experimental
Temperatura ()
Viscosidad () (kg/m.s)
21
59.96
26
54.06
31
51.66
36
46.92
1. RESULTADOS
1. GRFICAS
Tabla de la viscosidad del aceite en funcin de la
temperatura
Tabla de la viscosidad del aceite en funcin del tiempo
Viscosidad directamente proporcional al tiempo.
Grfica de la temperatura del aceite en funcin tiempo
Grfica de la densidad del aceite en funcin de la temperatura
viscosidad inversamente proporcional a la temperatura
Grfica de la densidad en funcin de la temperatura del agua
densidad inversamente proporcional a la temperatura
Grfica de la viscosidad en funcin de la temperatura del agua
viscosidad inversamente proporcional a la temperatura
viscosidad inversamente proporcional a la temperatura
Grfica del tiempo en funcin de la temperatura del agua
Tiempo inversamente proporcional a la temperatura
1. ANLISIS DE LOS RESULTADOS
Despus de haber realizado los distintos clculos con sus
respectivos datos obtuvimos, respuestas ms favorables y conforme al
valor terico. Una de las primeras situaciones que se evalu fue la
viscosidad experimental del aceite en nuestro caso , para lo cual
debimos considerar algunos parmetros para obtencin de este , unas
obtenidos en el laboratorio y otras con la ayuda de tablas
experimentales , entre las cuales estuvieron la viscosidad del
aceite a temperatura experimental , viscosidad del agua a
temperatura experimental, densidad del aceite a temperatura
experimental y los tiempos promedios de fluidez tanto para el
aceite como para el agua, usando los datos mencionados y su
respectiva frmula fue como obtuvimos la viscosidad del aceite.
Como resultado del experimento obtuvimos lo siguiente, de forma
general la viscosidad del aceite fue disminuyendo mientras la
temperatura aumentaba, esto quiere decir que la temperatura result
ser inversamente proporcional a la viscosidad del aceite.
En el anlisis del tiempo en funcin a la temperatura obtuvimos
que a mayor temperatura suministrada al fluido, el mismo se demor
menos tiempo en transportarse de la marca A hacia la marca B del
aparato de Otswald, lo que nos confirma que la viscosidad del
fluido en estudio va a ser menor en cuanto la temperatura
aumente.
Para la evaluacin de los grficos obtuvimos que la densidad del
agua result ser inversamente proporcional a la temperatura, al
igual que la viscosidad en funcin de la temperatura, ambas
resultaron ser inversamente proporcionales.
1. CUESTIONARIO
a) Por qu y cmo varia la viscosidad en los lquidos al aumentar
la temperatura?
La viscosidad de los lquidos disminuyen invariablemente al
elevar la temperatura, ya que sus molculas a temperaturas altas
poseen mayor energa cintica, el lquido puede fluir ms fcilmente. El
efecto predominante de la temperatura es por consiguiente reducir
el nmero de colisiones.
b) Qu importancia tiene la viscosidad en los fluidos usados como
lubricantes en las maquinas?
Viscosidad
Es la propiedad ms importante que tienen los aceites y se define
como la resistencia de un fluido a fluir. Es un factor determinante
en la formacin de la pelcula lubricante.
c) Qu importancia tiene la viscosidad en un proceso
industrial?
La viscosidad es una propiedad de los fluidos que es de gran
importancia en mltiples procesos industriales, adems de ser una
variable de gran influencia en las mediciones de flujo de fluidos,
el valor de viscosidad se usa como punto de referencia en la
formulacin de nuevos productos, facilitando la reproduccin de la
consistencia de un lote a otro.
d) Qu tipos de viscosmetros se utilizan en la industria?
Actualmente se usan viscosmetros tipo Ubbelohde de geometra
especial como patrones de referencia para la medicin de viscosidad
de lquidos newtonianos.
Picnmetro es un aparato que se utiliza para determinar las
densidades de distintas sustancia. Tambin se conoce como frasco de
densidades.
e) Un lquido tiene una viscosidad de 0.05poises y una densidad
relativa de 0.85.Calcular:
- La viscosidad en unidades tcnicas
- La viscosidad cinemtica en Stokes.
- La viscosidad cinemtica en unidades tcnicas.
Datos:
f) Por qu es necesario conocer la viscosidad de una
sustancia?
La viscosidad de una sustancia nos permite conocer la cantidad
de resistencia que tiene un fluido a sus fuerzas tangenciales,
gracias a esta propiedad podemos determinar que lquido debemos
emplear en distintas circunstancias para facilitar el trabajo de
distintos tipos de sistemas, como es el caso de los motores,
maquias de vapor, mquinas de engranaje etc.
g) Explique algunos mtodos analticos y/ogrficos para estimar la
viscosidad de una sustancia.
Como mtodo analtico se puede considerar el mtodo de pares de
puntos en el cual se toman 2 ecuaciones extremas y se forma una
serie de ecuaciones. Como mtodo grafico se puede utilizar el mtodo
de mnimos cuadrados con el cual se puede hallar la pendiente y la
constante de la ecuacin
h) Indique otros mtodos experimentales para la determinacin de
la viscosidad de lquidos, dando una breve explicacin.
A nivel internacional, la referencia a partir de la cual se
construye la escala de viscosidad es 1,003 4 mm2/s, correspondiente
a la viscosidad cinemtica del agua, a una temperatura de 20 C; a
partir de este valor se construye la escala de medicin de
viscosidad empleando la tcnica conocida como de escalamiento
sucesivo.
1. CONCLUSIONES
En base a los resultados puedo concluir que la viscosidad, no
podemos saber con certeza dnde reside el error, pues empleamos los
datos de las densidades. Por tanto, podra ser una acumulacin del
error comentado para las densidades, o podra tratarse de un error
debido a la dificultad de medicin en el mtodo experimental.
Tanto la medida con el cronmetro (error contemplado) como el
intentar mantener la verticalidad (no contemplado) pueden ser una
fuente influyente de incertidumbre. Ambos valores son sensiblemente
mayores que los tabulados. Los valores son incompatibles de nuevo
debidos a una barra de error demasiado pequea, pero adems la
desviacin relativa excede los lmites para considerar los valores
aceptables.
En este experimento no se obtienen valores exactos (aunque s
precisos), pero s que se observan cualitativamente algunos
conceptos y fenmenos fsicos. Se obtienen valores de la viscosidad y
densidad mediante un sencillo mtodo de medida relativo, que nos
proporciona un valor aproximado y orientativo.
Sin embargo, el experimento ha cumplido el objetivo de hacernos
comprender y visualizar, cmo influye la densidad en el empuje, qu
es la viscosidad, cmo vara en el descenso de un tubo capilar segn
el lquido, ordenarlos de menor a mayor a viscosidad y obtener
valores aproximados para dichos lquidos.
1. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
El viscosmetro de Otswald es un aparato relativamente simple
para medir viscosidad () de fluidos newtonianos. En un experimento
tpico se registra el tiempo de flujo (t) de un volumen dado V
(entre las marcas a y b) a travs de un tubo capilar vertical (de
longitud L) bajo influencia de la gravedad. La magnitud P es la
diferencia de presin entre los dos extremos del tubo U y se
considera que es directamente proporcional a la densidad del
lquido. R = radio tubo capilar.
Error de volumen: el volumen de agua cogido no es exacto, porque
cada persona lo mide de una manera diferente.
Error al leer la temperatura: no es exacta, porque cada persona
lo hace de una manera.
Puede quedar algo de agua en el vaso de precipitados, aunque
esto slo altera el resultado en unas dcimas.
Se han usado termmetros de mercurio, que son poco precisos, lo
que hace que el resultado vare de una persona a otra.
Clculos inexactos a la hora de coger decimales.
No haber esperado tiempo suficiente a que la temperatura se
estabilice con el fluido antes de medirla.
El agua usada no es pura, y por eso su calor especfico no es 1
exactamente.
Error al calentar el agua: se debe a que la temperatura se mide
o en la superficie del lquido o en la profundidad, y la fuente de
calor (placa calefactora) no es homognea, lo que hace que la parte
superior est ms fra y la inferior ms caliente. Suele ser el
principal error.
1. ANEXOS
Fuente: Termodinmica de Cengel
Figura1:Tabla de algunas propiedades de los lquidos
1. BIBLIOGRAFAa
Caractersticas de un lquido
1.Un lquido est formado por molculas que estn en movimiento
constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de
millones de veces en un lapso muy pequeo. Pero las intensas fuerzas
de atracin entre cada molcula, o enlaces de nitrgeno llamados
dipolo-dipolo, eluden el movimento libre.
2. COMPRENSIN Y EXPANSIN
A los lquidos se les considera incompresibles debido a que
dentro de ellos existen fuerzas externas que entre sus molculas las
cuales se atraen, por otra parte cuando a un lquido se le aplica
una presin su volumen no se ve afectado en gran cantidad, ya que
sus molculas tienen poco espcio entre s; por otra parte si
aplicamos un cambio de temperatura a un lquido su volumen no sufrir
cambios considerables.
3. DIFUSIN
Al realizar la mezcla de dos lquidos, las molculas de uno de
ellos se difunde en todas las molculas del del otro lquido a mucho
menor velocidad, cosa que en los gases no sucede. Si deseamos ver
la difusin de dos lquidos, se puede observar dejando caer una
pequea cantidad de tinta en un poco de agua. Debido a que las
molculas en ambos lquidos estn muy cerca, cada molcula conlleva una
inmensidad de choques antes de alejarse, puede decirse que millones
de choques.
Viscosidad Dinmica
Normalmente se expresa en poiseo centipoise o en el SI como
pascales-segundos. La viscosidad dinmica, la cual es funcin slo de
la friccin interna del fluido, es la cantidad usada ms
frecuentemente en el diseo de cojinetes y el clculo de flujo de
aceites. Debido a que es ms conveniente medir la viscosidad de
manera tal que tenga en cuenta la densidad del aceite, para
caracterizar a los lubricantes normalmente se utiliza la viscosidad
cinemtica.
Viscosidad
Es la resisenciaa fluir de los lquidos, realmente es un efecto
de friccin debido al desplazamiento de las capasdel lquido de unas
sobre otras.
El coeficiente de viscosidad se define como la fuerza
requeridapor unidad de rea para mantener una diferencia de
velocidad unidad entre las lminas paralelas del fluido separadas
por una distncia de un centmetro.
Los lquidos que tienen coeficientes de viscosidad bajos se dice
que son mviles ya que fluyen fcimente, cuando la viscosidad es
elevada el lquido es viscoso.
El recproco del coeficiente de viscosidad se denomina fluidez y
viene a ser la medida de la facilidad en que un lquido puede
fluir.
Viscosidad Cinemtica
La Viscosidad Cinemtica es la relacin entre la viscosidad
absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele denotarse como ,
por lo cual = /. Algunas de las unidades para expresarla son el
m2/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias
las siguientes: 1 m2/s =10000 St = 1x106cSt.
Viscosmetro de Ostawald
El mtodo ms sencillo para medir viscosidades es mediante un
viscosmetro de Ostwald. En este tipo de viscosmetros, se determina
la viscosidad de un lquido midiendo el tiempo de flujo de un
volumen dado en un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad.
Para un fluido virtualmente incompresible, como un lquido, este
flujo est gobernado por la ley de Poiseville .
Influencia de la temperatura
La viscosidad de los lquidos disminuyen invariablemente al
elevar la temperatura, ya que sus mlculas a temeraturas altas
poseen mayor enega cintica, el lquido puede fluir ms facilmente. El
efecto predominante de la temperatura es por consiguiente reducir
el nmero de colisiones.
LLENAR EL VISCOSMETRO LIMPIO Y SECO CON 10 ML APROXIMADAMENTE
DEL ACEITE VASELINA CON LA AYUDA DE LA PIPETA Y LA PERA POR EL
MAYOR DIMETRO
TOMAMOS UNA BURETA DE 1 LITRO Y LLENAMOS CON AGUA A TEMPERATURA
AMBIENTE
INTRODUCIMOS EL VISCOSMETRO EN EL BAO TERMOSTTICO Y ESPERAMOS 1
MINUTO PARA QUE EL ACEITE VACELINA ALCANCE LA TEMPERATURA
MEDIDA
CON LA AYUDA DE LA PIPETA Y LA PERA DE SUCCIN , SUCIONAR POR
ENCIMA DE LA MARCA SUPERIOR DEL VISCOSMETRO (TUBO DE MENOR DIMETRO
)
A CONTINUACIN MEDIR EL TIEMPO DE PASO DEL ACEITE EN TRE LA LINEA
SUPERIOR HASTA LA INFERIOR
PARA EL LQUIDO REALIZAR UN MNIMO DE TRES MEDIDAS
INDEPENDIENTES
A CONTINUACIN SE REALIZAR EL MISMO PROCEDIMIENTO CON
TEMPERATURAS DE 21, 26, 31, 36
ANOTAMOS LOS RESPECTIVOS TIEMPOS PARA LAS DISTINTAS
TEMPERATURAS
REALIZAMOS LOS RESPECTIVOS CLCULOS
"Viscosidad del aceite en funcin de la temperatura"
y
212631365.2722999999999995E-44.9733999999999998E-44.8274800000000002E-44.2374200000000001E-4
Temperatura ()
viscoosidad del aceite /
Viscosidad del aceite en funcin del tiempo
y
59.9654.0651.6646.925.2722999999999995E-44.9733999999999998E-44.8274800000000002E-44.2374200000000001E-4
"Grfica de la temperatura en funcin del tiempo'
y
59.9654.0651.6646.9221263136
TIEMPO t (s)
Temperatura T ()
"Grfica de la densidad del aceite en funcin de la
temperatura''
y
2126313659.653.7651.7646.5
TEMPERATURA
DENSIDAD DEL ACEITE kg/m3
"Grfica dela densidad en uncin de la temperatura del agua"
y
21263136998.08996.86995.41993.73
Temperatura ()
Densidad () (kg/m3)
Grfica de la viscosidad en funcin de la temperatura del agua
y
212631369.7900000000000005E-48.7100000000000003E-47.8100000000000001E-47.0500000000000001E-4
Temperatura ()
Viscosidad () (kg/m.s)
Grfica del tiempo en funcin de la temperatura del agua
y
2025303599847469
Temperatura ()
Tiempo (s)
5