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TENSION SUPERFICIAL
Laboratorio de Física II
Profesor : Mauro Quiroga
Informe : N° 06
Grupo : 4
Integrantes:
1.Abrigo Aguilar Omar Fernando
. Horario : 20:00 a 21:30
Viernes, 28 de Febrero del 2014Aula: D-403
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU -UTP
VISCOSIDAD
1.-OBJETIVOS:
Medir el coeficiente de viscosidad de líquidos por el método de Stokes
2.-EQUIPOS Y MATERIALES:
*Una (01) probeta graduada de 250 mL de ricino
*Una (01) Regla o wincha métrica.
*Un (01) Micrómetro o Vernier (Pie de Rey)
*Diez (10) esferas de vidrio (de 15 mm de diámetro
aproximadamente) ó
*Veinte esferas de acero (de 3 a 6 mm de diámetro
aproximadamente)
*Una (01) Balanza de tres brazos marca OHAUS
*Un (01) cronómetro digital
*Un (01) Termómetro
*Un (01) recipiente de plástico
*Dos (02) ligas (a usar como marcadores)
3.-FUNDAMENTO TEORICO:
Cuando un cuerpo cae a través de un fluido viscoso, su velocidad
varía hasta el momento en que las fuerzas (debido a la
viscosidad y a la gravedad) se equilibran y su movimiento se
hace uniforme.
Experimentos de ondas, fluidos y calor
Stokes demostró que para una esfera de radio r que se mueve
lentamente en un fluido cuyo coeficiente de viscosidad es n, la
fuerza de resistencia al movimiento o de viscosidad es
aproximadamente:
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El coeficiente N, depende de la fricción interna del fluido y su
unidad en el Sistema Internacional es N s / m2 o kg / m s, esta
unidad cuando se expresa en g / cm s , se denomina poise ( P ).
En consecuencia, la ecuación del movimiento para una esfera que
cae dentro de un líquido viscoso es:
Donde:
m.g : es la fuerza debido a la gravedad
Mf.g : es la fuerza de empuje que ejerce el líquido.
La velocidad de la esfera inicialmente va aumentando y por
consiguiente también la fuerza de viscosidad aumenta, de tal
forma que luego de cierta distancia, la fuerza total se anula y el
movimiento se hace uniforme. A partir de este momento la
esfera continuará moviéndose con una velocidad constante,
llamada velocidad límite, dada por:
en términos de las densidades P y P ‘ de la esfera y
del líquido respectivamente, la ecuación (3) tiene la forma
de donde obtenemos el coeficiente de viscosidad
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En la tabla Nº 1 se muestran algunos coeficientes de viscosidad (g . cm-1. s-1)
Figura Nº 1: Fuerzas que actúan en un cuerpo que cae dentro de un fluido
TABLA Nº 1
Coeficientes de viscosidad (g. cm-1. s-1) vs Temperatura
T ( ºC ) 0 5 10 15 20 25 30 37
Agua
Glicerina
Aceite de ricino
Sangre normal
Plasma
sanguíneo
Aceite motor
(SAE10)
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P glicerina = 1.26x10+3 kg/m3.
4.-PROCEDIMIENTO:
1.-Mida la masa y el diámetro de las esferas usadas.
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2.-Determine la densidad promedio de las esferas y regístrela en
la Tabla Nº 2
3.-Mida la masa de la probeta.
4.-Llene la probeta de base ancha con el líquido hasta 5 cm por
debajo del borde superior.
5.-Mida la masa de la probeta con el líquido. Por diferencia
calcule la masa del líquido y regístrela en la Tabla Nº 2.
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6.-Determine la densidad del líquido y regístrela en la Tabla Nº 2.
7.-Usando las ligas coloque dos marcas en la probeta, uno
próximo a la base y otra entre 6 a 10 cm por debajo del nivel de
líquido. Anote la distancia entre las dos marcas y registre ese
dato en la Tabla Nº 3.
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8.-Limpiar las esferas, dejar caer una a una dentro de la
probeta en el centro de la misma.
9.-Mida el tiempo que tardan las esferas en recorrer la distancia
entre las dos marcas y determine la velocidad límite, registre
sus datos en la Tabla Nº 3.
10.-Mida la temperatura del líquido como referencia.
Complete las siguientes tablas:
TABLA Nº 2
Registro de datos de la esfera y del líquido
Temperatura:
Masa
(g)
Diámetro
(cm)
Volumen
(cm3)
Densidad (g
/cm3)
Esfera
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Líquido
TABLA Nº 3
Registro del tiempo para la distancia recorrida entre las dos marcas
Distancia entre las dos marcas d =
Tiempo
(s)
Promedio t =
Coeficiente
de viscosidad n=
Devuelva todos los materiales seco y ordenadamente, la mesa de
trabajo debe quedar limpio y seco.
5.-CUESTIONARIO:
¿Cuál de los datos contribuye más a la incertidumbre en el
resultado del coeficiente de viscosidad?
¿Compare su resultado con otros valores de tablas, discuta.
¿La ley de Stokes es una ley general, cuáles son sus limitaciones?.
Investigue los coeficientes de viscosidad para líquidos
corporales y regístrelas en la Tabla Nº 4.
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Tabla Nº 4: Coeficientes de viscosidad
Líquido Coeficiente de viscosidad
Investigue los coeficientes de viscosidad para líquidos
Industriales o de aplicaciones en su área y regístrelas en la Tabla
Nº 5.
Tabla Nº 5: Coeficientes de viscosidad
Líquido Coeficiente de viscosidad
Cuál cree que han sido las posibles fuentes de error en
su experimento?
como aplicaría este tema en su carrera profesional?
6.-OBSERVACIONES
Se puede percatar que la densidad de la sustancia disminuye cuando la
temperatura va aumentando lo cual se puede apreciar en la grafica log( )
vs 1/T. También notamos que cuando la temperatura aumenta la
viscosidad disminuye.
El método del picnómetro es un método muy exacto, además con ayuda
de una balanza analítica los valores de los pesos son mas exactos y se
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puede determinar la densidad muy próxima a la teórica para así poder
hallar las viscosidades a diferentes temperaturas.
La misma concentración de la solución, 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 varíe en ciertas proporciones con respecto a la muestra
pura (100%).
El porcentaje de error tiene mucho que ver con los tiempos hallados con
el viscosímetro de Ostwald y la determinación de la densidad de la
sustancia pura a una temperatura de 20°C, ya que estos valores luego son
utilizados para determinar las viscosidades de las sustancias
La grafica .log(
) vs 1/T para el etanol 100% nos da a entender que cuando menor es la
inversa de la temperatura (es decir la temperatura es mayor) entonces el
valor del log(viscosidad) va a disminuir de forma lineal (la viscosidad
disminuye). Es decir la ecuación de esta grafica tendría la forma y = aX + b.
7.-CONCLUSIONES
Se montó un tubo de Stokes con glicerina y se midió la velocidad límite de
esferas de acero de distinto tamaño. Se comprobó que dicha velocidad no se
ajusta a la Ley de Stokes debido a que el movimiento de las esferas se ve
influenciado por el escaso diámetro del tubo. Sin embargo, se logra un buen
acuerdo con la Ley de Stokes si esta influencia se tiene en cuenta a través
de un factor de corrección. En este caso se confirma que la velocidad límite
es proporcional al área de las esferas
8.-RECOMENDACIONES
Tratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el
viscosímetro Ostwald, para la determinación de las viscosidades de las
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diversas soluciones que se van a estudiar.
Se deben tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se
estudia pasa de un punto A a un punto B en el viscosímetro.
Los materiales que se utilizan para las diversas mediciones se deben lavar y
secar por completo en la estufa.
El picnómetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar; luego del
baño se debe de secar por completo el picnómetro antes de ser pesado.
El volumen que se utiliza de agua debe ser el mismo para las soluciones de
etanol que se han utilizado
9.-BIBLIOGRAFIA
1] M. Alonso, E. J. Finn, Física Vol. I: Mecánica, Fondo Educativo
Interamericano, México, 1986.
[2] Paul L. Meyer, Probababilidades y aplicaciones estadísticas, Segunda
Edición, Addison Wesley Iberoamericana, 1992.
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