1. Investigue como se define Viscosidad.

Es una medida de resistencia de los líquidos a fluir. Cuando mas viscoso es un líquido, más lento es su flujo la viscosidad de un líquido suele disminuir con el aumento en la temperatura, por esta razón la melaza caliente fluye mas rápido que fría.

2. Discuta el origen de la viscosidad de acuerdo a la teoría molecular de los fluidos, y la diferencia entre fluidos Newtonianos y no Newtonianos.

Según la teoría molecular cuando un fluido empieza a fluir la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o el límite para entrar en la región del flujo. Una vez cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir, de ahi surge la viscosidad que es la resistencia a fluir.

La distinción entre fluidos Newtonianos y fluidos no Newtonianos se basa en la diferente relación que existe en unos y otros entre la aplicación de un esfuerzo tangencial y la velocidad con que se deforman.

Un fluido Newtoniano, también llamado fluido verdadero es aquel que , sometido a un esfuerzo tangencial o cortante se deforma con la velocidad que es proporcional directamente al esfuerzo aplicado.

Un fluido no Newtoniano , son los que el esfuerzo de corte no es directamente proporcional a la relación de deformación. Se clasifican con respecto a su comportamiento en el tiempo.

3. Investigue la variación de la viscosidad con la temperatura para líquidos y para gases.

La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de regiones con alta velocidad global chocan con las moléculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa. Estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido a

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICASSECCIÓN FISICOQUÍMICA

LABORATORIO DE Fisicoquímica

INVESTIGACION PREVIA

PRACTICA N° 3 Viscosidad

SEMESTRE 14-I

GRUPO: 1301B

NOMBRE DEL EQUIPO:

Equipo Nº 1 “Gatitos”

otra. Ya que los movimientos moleculares aleatorios se ven afectados por la temperatura del medio, la viscosidad resulta ser una función de la temperatura.

Los líquidos presentan mayor tendencia al flujo que los gases y, en consecuencia tienen coeficientes de viscosidad mucho más altos. La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesión y de su rapidez de la transferencia de la cantidad del movimiento molecular. Un liquido, cuyas moléculas dejan espacios entre ellas mucho más cerradas que las de un gas, tienen fuerzas cohesivas mucho mayor que un gas. La cohesión parece ser la causa predominante de la viscosidad en un líquido; y ya que la cohesión decrece con la temperatura, la viscosidad decrece también.

En general para los líquidos, la viscosidad aumenta con la temperatura

debido que las moléculas comienzan a separarse poco a poco (expansión

térmica), al hacer esto, pueden circular más libremente y se reduce la "fricción"

entre ellas, esta fricción es precisamente la viscosidad en los fluidos.

Por otra parte, para gases confinados (encerrados en tuberías o

recipientes), las moléculas, al intentar separarse más y no poder por las paredes

que las rodean, las moléculas comienzan a chocar entre ellas y las paredes, así

que en este caso la viscosidad aumenta al aumentar la temperatura.

4. Comente los diferentes métodos de determinación de viscosidad y el principio en el que se basan. Incluir viscosímetro de Ostwald.

Viscometro: (denominado también viscosímetro) es un instrumento

empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un

fluido.

VISCOSÍMETRO DE TUBO CAPILAR

El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del

intervalo de tiempo de paso de un fluido a través de un tubo capilar. Este

primigenio aparato de medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde

y otros, no obstante el método maestro es la determinación de la viscosidad del

agua mediante una pipeta de cristal. La viscosidad del agua varía con la

temperatura, es de unos 0,890 mPa·s a 25 grados Celsius y 1,002 mPa·s a 20

grados Celsius.

Las pipetas de cristal pueden llegar a tener una reproducibilidad de un 0,1%

bajo condiciones ideales, lo que significa que puede sumergirse en un baño no

diseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, con altos contenidos de

sólidos, o muy viscosos. No obstante, es imposible emplearlos con precisión en la

determinación de la viscosidad de los fluidos no-newtonianos, lo cual es un

problema ya que la mayoría de los líquidos interesantes tienden a comportarse

como fluidos no-newtonianos. Hay métodos estándares internacionales para

realizar medidas con un instrumento capilar, tales como el ASTM D445.7

VISCOSÍMETRO COUETTE O HATSHEK.

Consiste en un cilindro suspendido por un filamento elástico, al cual va

unido un espejo para determinar el ángulo de torsión en un modelo, o un

dinamómetro provisto de una escala en otros modelos. Este cilindro está colocado

coaxialmente en un recipiente cilíndrico, donde se encuentra el líquido cuya

viscosidad ha de determinarse.

El cilindro exterior gira a velocidad constante y su movimiento es transferido

al líquido que ha su vez pone en movimiento el cilindro interior en torno de su eje

hasta que la fuerza de torsión es equilibrada por la fuerza de fricción. Como el

ángulo de torsión es proporcional a la viscosidad, se puede determinar la

viscosidad de un líquido, si se conoce la del otro líquido por comparación de los

dos ángulos de torsión.

VISCOSIMETROS ESTANDAR CALIBRADOS CAPILARES DE VIDRIO.

Es un método para determinar la viscosidad cinemática de líquidos

transparentes y opacos, para preparar la prueba de viscosidad, el tubo Viscometro

es cargado con una cantidad específica del fluido de prueba.

Se estabiliza en la temperatura de prueba y es liquido se saca mediante

succión a través del bulbo y se le deja ligeramente por encima de la marca de

regulación superior.

Se retira la succión y se permite al líquido fluir bajo el efecto de la gravedad,

se registra el tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la

marca de regulación superior a la inferior.

En este caso la viscosidad se calcula multiplicando el tiempo del flujo por la

constante de calibración del viscosímetro (esta constante la proporciona el

fabricante).

VISCOSÍMETRO DE CAÍDA DE BOLA.

Cuando un cuerpo cae en un fluido bajo la influencia de la gravedad, se

acelera hasta que su peso queda balanceando por la fuerza de flotación y la

fuerza de arrastre viscosa que actúa hacia arriba, esta velocidad se conoce como

velocidad Terminal el viscosímetro de caída de bola utiliza este principio, asiendo

que una bola esférica caiga libremente a través del fluido y midiendo el tiempo

requerido para que esta recorra una distancia conocida,

W: al peso de la Bola

Fb: Es la fuerza de flotación.

Fd: Es la Fuerza de arrastre viscoso que actúa sobre la bola.

Ecuación.

W- Fb- Fd=0

VISCOSÍMETRO DE OSTWALD.

Es quizás el modelo que más se ha utilizado en la medida de viscosidades

absolutas y relativas en líquidos puros y biológicos, en sus mezclas y,

especialmente, en fluidos newtonianos.

Se basa en la ley de Poiseuille que permite conocer la velocidad de flujo de

un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las

que se establece el desplazamiento. La simplificación del tratamiento numérico

facilita la expresión que se aplica en la medida experimental.

El viscosímetro de Ostwald es de vidrio. Posee un ensanchamiento en

forma de ampolla provista de sendos, conectado a un tubo capilar vertical que se

une a un segundo ensanchamiento destinado a la colocación de la muestra en una

primera operación, y del agua o líquido de referencia en otra operación

complementaria. El conjunto se introduce en un baño termostático para fijar la

temperatura con precisión. Es indispensable la concreción de este valor, porque la

magnitud de la viscosidad, o de su inverso la fluidez, son altamente dependientes

de la temperatura.

VISCÓMETRO UNIVERSAL DE SAYBOLT.

La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro

pequeño es una ubicación de su viscosidad, en este principio se basa el

viscómetro universal de Saybolt.

Después de que se establece el flujo, se mide el tiempo requerido para

colectar 60ml del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad de

fluido en segundos universales Saybolt (SSU, o en ocasiones SUS). Puesto que la

medición no esta basada en la definición fundamental de viscosidad.

La ventaja de este procedimiento es que es sencillo y requiere un equipo

relativamente simple. Se puede hacer la conversión de SSU a viscosidad

cinemática.

VISCÓMETRO DE SEARLE.

El cilindro exterior es fijo y el cilindro interior gira, mediante poleas, por la

acción de dos pesos que caen. El cilindro interior esta sometido a un par de

arrastre, constante y conocido. La velocidad límite se alcanza cuando el par de

viscosidad equilibra el par arrastre.

Permite hacer una medida absoluta de la viscosidad, por ejemplo las

mejores medidas absolutas de la viscosidad del aire se han hecho con un aparato

de este tipo, alcanzándose una gran precisión. Sin embargo un viscosímetro como

el de Searle, para ciertas velocidades de rotación, el flujo puede llegar a ser

inestable ya que se forma un torbellino en forma de toros coaxiales a los dos

cilindros (torbellinos de Taylor) que pueden dar resultados erróneos, por esto es

preferible usa el Couette.

Se utiliza con frecuencia para las medidas relativas de líquidos muy

viscosos, de suspensiones, de pinturas, de productos alimenticios, etc.

VISCOSÍMETRO ROTACIONAL ANALÓGICO

Instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y

alta exactitud y precisión, adecuado para lectura de viscosidades medias.

Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la

viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacéuticas, etc.

El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco

suspendido de un muelle de cobre-berilio gira mediante un motor sincrónico dentro

del líquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala

incorporada en el disco.

5. Define la viscosidad absoluta o dinámica, viscosidad relativa, viscosidad cinemática y las unidades en que se expresan cada una de ellas.

Viscosidad absoluta o dinámica (μ) para un fluido Newtoniano es el cociente del esfuerzo cortante al cual es sometido y la razón de deformación (gradiente de velocidad), tiene por unidades:

La viscosidad relativa es la viscosidad de la sustancia con respecto a la viscosidad del agua. Esto da entonces la relación entre la viscosidad de lo que estés midiendo y la del agua, la cual es adimensional.

Viscosidad relativa= Visc . AbsolutaVisc . Aguaa20 °c

Viscosidad cinemática, se define como el cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad:

v=μρ

Un análisis dimensional de la ecuación indica que la viscosidad cinemática tiene dimensiones de L2t (L: longitud, t: tiempo), por lo tanto las unidades de viscosidad absoluta son: en el Sistema Inglés ft2s y en el sistema internacional m2s.

6. A partir de la ecuación de Poiseville deducir la ecuación para determinar la Viscosidad (utilizando un viscosímetro Ostwald).

La ley que permite determinar el flujo laminar estacionario FV de un líquido incompresible y uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante. Esta ecuación fue derivada experimentalmente en 1838, formulada y publicada en 1840 y 1846 por Jean Louis Marie Poiseuille (1797-1869). El método mas sencillo para medir viscosidades es mediante un viscosímetro de Ostwald (vease figura). En este tipo de viscosímetros, se determina la viscosidad de un líquido midiendo el tiempo de flujo de un volumen dado V del líquido en un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para un fluido virtualmente incompresible, como un líquido, este flujo está gobernado por la ley de Poiseuille de la forma:

dvdT

=π ∙ r4 ¿¿

donde dv/dt es la velocidad de flujo del líquido a lo largo de un tubo cilíndrico de radio r y de longitud L, y (p1 - p2) es la diferencia de presiones entre los dos extremos del tubo. Dado que (p1 - p2) es proporcional a la densidad del líquido en estudio, se puede demostrar que para un volumen total dado de un líquido:

nρ=K ∙t

donde t es el tiempo en que el menisco superior cae de la marca superior del viscosímetro a la inferior (de A, B) y K es una constante del aparato que debe determinarse por calibración con un líquido de viscosidad conocida (por ejemplo, agua).

7. Elabore un diagrama de flujo de la actividad experimental.

Bibliografía

Fin

Repetir tres veces para cada

temperatura

Hacer mediciones del tiempo de flujo de agua,

metanol y de etanol

A 40 ° CA 30 ° CA tem ambiente

Colocar el viscosímetro de Oswald dentro de un baño de agua a distintas temperaturas

VISCOSIDAD

● I. N. Levine. Fisicoquímica. 5° Ed. McGraw-Hill, España 2004.● Maron S., Lando J, "Fisicoquímica Fundamental", 2da ed, Ed. Limusa,

México, 1987, pág 70 – 75.

● http://www.fceia.unr.edu.ar/fisicaexperimentalII/GUIAS/Viscosidad%20por

%20metodo%20de%20Stokes.pdf

● http://tplaboratorio.blogspot.mx/2009/02/viscosidad.html