7/29/2019 Viscocidad en un lquido IPN

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INSTITUTO PLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y ElctricaUnidad Culhuacn

Profesor: Gmez Vzquez Rosa MaraEquipo 5

Integrantes de Equipo:Miranda Chvez Alan Michel

Prctica #4Determinacin de la viscosidad de un

lquido.

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Objetivo: Determinar la viscosidad de una muestra problema (aceite para

motor) por el mtodo de Strokes (esfera que cae).

Determine como varia la viscosidad de los lquidos de acuerdocon los cambios de temperatura.

Generalidades: Viscosidad

La viscosidad es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujocuando se le aplica una fuerza.

Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; losfluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad.

La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo alas capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide conun recipiente (viscosmetro) que tiene un orificio de tamao conocido en elfondo.

La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su

viscosidad.

Los lquidos presentandiferentes valores de laviscosidad, esta esta enfuncin de las propiascaracterices quepresenta el lquido tal

como la densidad.

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Unidades de la viscosidadLa unidad (cgs) para la viscosidad dinmica es el Poise:

(1 poise (P) 1g(scm)1 )

El centipoise es ms usado debido a que el agua tiene una viscosidad de1,0020 cP a 20 C, y se toma como referencia en la mayora de losclculos.

Viscosidad afectada por la temperaturaLa viscosidad de un fluido disminuye con la reduccin de densidad quetiene lugar al aumentar la temperatura.

En un fluido menos denso hay menos molculas por unidad de volumenque puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capaestacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. Elmomento se transfiere con ms dificultad entre las capas, y la viscosidaddisminuye.

En algunos lquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa lareduccin de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambianmuy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo queson muy tiles como lubricantes cuando una mquina est sometida a

grandes cambios de temperatura.

A mayor temperatura, disminuye laviscosidad, por lo que a menor

temperatura, aumenta la viscosidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Cgshttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Cgs

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Ley de Strokes para la Viscosidad

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de friccin

experimentada por objetos esfricos movindose en elseno de un fluido viscoso en un rgimen laminardebajos nmeros de Reynolds.

En general la ley de Stokes es vlida en el movimiento departculas esfricas pequeas movindose a velocidadesbajas.

La ley de Stokes puede escribirse como:

,

en donde:r es el radio de la esferav es la velocidad de la esfera la viscosidad del fluido.

La condicin de bajos nmeros de Reynolds implica un flujo laminarlo cualpuede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medioinferior a un cierto valor crtico.

En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casiexclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamientode unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa lmite adherida alcuerpo.

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluido_viscoso&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Reynoldshttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Reynoldshttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluido_viscoso&action=edit&redlink=1

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La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud defluidos y condiciones.

Si las partculas estn cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido asu propio peso puede calcularse su velocidad de cada o sedimentacinigualando la fuerza de friccin con el peso aparente de la partcula en elfluido, dando como resultado:

en donde:Vses la velocidad de cada de las partculas (velocidad lmite)ges la aceleracin de la gravedad,

pes la densidad de las partculas yfes la densidad del fluido.es la viscosidad del fluido.res el radio equivalente de la partcula.

Despejando (viscosidad):

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_ca%C3%ADda&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmitehttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmitehttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmitehttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmitehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_ca%C3%ADda&action=edit&redlink=1

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Material y equipo: 1 banco de medicin de propiedades de gases u lquidos. 1 viscosmetro de esfera que cae. 1 vaso de precipitados de 50 ml. 1 cronmetro. 1 termmetro. 1 regla (provista por el equipo). Esferas metlicas.

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Procedimiento Primera parte: para determinar la viscosidad a temperatura

ambiente.

Segunda parte: para determinar la viscosidad a temperatura de40C.

1

Coloque el viscosmetro, delante del foco que esta en el banco de medicinde propiedades de gases y lquidos.

2

Preestablezca la distancia que va a recorrer la esfera en el viscosmetro

(aproximadamente 8 cm ), marcndola con maskin-tape a la altura de la luzdel foco.

3

Deje caer por el cuello del tubo del viscosmetro una de las esferasmetlicas, midiendo con el cronmetro el tiempo que tarda sta en pasar

por entre las marcas preestablecidas en el punto, registre el dato.

4

Repita por lo menos tres lecturas y obtenga un promedio del tiempo.

1

Coloque el viscosmetro dentro de la celda de calentamiento del banco de

medicin.

2

Preestablezca la temperatura de operacin de la celda de calentamiento conel termostanto (en la marca 60) que se encuentra en la parte posterior delbanco de medicin.

3

Oprima el botn que indica #Bath del banco de mediciones, para que circule

el agua.

4

Cuando el bao de agua alcance la temperatura preestablecida ( 50C): retireel viscosmetro de la celda de calentamiento, seque el termmetro, retire el

tapn del cuello del viscosmetro, agite cuidadosamente el lquido problemay mida su temperatura, (aproximadamente 40C), registrela.

5 Repita el punto tres y el punto cuatro de la primera parte.

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Datos Datos obtenidos en el laboratorio.

Clculos1. Calcule la densidad de la esfera.2. Calcule la velocidad de la esfera tanto a temperatura ambiente

como a la temperatura que alcanzo despus del calentamiento.

3. Calcule la viscosidad del aceite, tanto a temperatura ambientecomo a la temperatura que alcanzo despus del calentamiento.

4. Comparar los resultados experimentales con los valores bibliogrficos

Nota: use el dato de la densidad del aceite determinada en la prcticaanterior.

Masa de la esfera metlica 0.08624 g

Radio de la esfera metlica 0.122 cm

Distancia preestablecida que recorre la esfera 20 cm

Temperatura ambiente del lquido problema 24 C

Tiempo promedio que tarda la esfera en recorrer ladistancia a temperatura ambiente

1.6333 s

Temperatura del liquido despus del calentamiento 40.5 C

Tiempo que tarda la esfera en recorrer la distanciadespus del calentamiento

0.7666 s

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1. Calcule la densidad de la esfera.me= 0.08624 gVe= (4/3) 3 = 7.6062x10-3 cm3

2. Calcule la velocidad de la esfera tanto a temperatura ambientecomo a la temperatura que alcanzo despus del calentamiento.

Temperatura ambientetpromedio = 1.6333 sd= 20 cm

40Ctpromedio = 0.1666 sd= 20 cm

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3. Calcule la viscosidad del aceite, tanto a temperatura ambientecomo a la temperatura que alcanzo despus del calentamiento.

Temperatura ambientere = 0.122 cm

e = 11338.1189 g/cm3aceite = 0.8834 g/mlg = 9.81 m/s2 = 981 cm/s2Ve = 12.24 cm/s

40Cre = 0.122 cme = 11338.1189 g/cm3aceite = 0.8834 g/mlg = 9.81 m/s2 = 981 cm/s2Ve = 120.0480 cm/s

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4. Comparar los resultados experimentales con los valores bibliogrficos Resultados experimentales

Temperatura ambiente:m= 2.7 P

40Cm= 1.3 P

Valores bibliogrficosTemperatura ambiente:m= 3.0 P

40C:

m= 1.5 P

ResultadosVolumen de la esfera

Densidad de la esfera

Velocidad de la esfera a temperatura ambiente

Velocidad de la esfera despus del calentamiento

Viscosidad del aceite a temperatura ambiente

Viscosidad del aceite despus del calentamiento

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ConclusionesLa viscosidad es una de las propiedades de los fluidos, la cual tiende aoponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza, esta viscosidad se mideen P (poise)= g(cm s )-1.

Para determinar la viscosidad de un fluido existe una ley llamada Ley deStroke, esta se refiere a la fuerza de friccin experimentada por objetosesfricos movindose en un fluido viscoso.

La viscosidad se ve afectada por la temperatura, a mayor temperatura laviscosidad disminuye, a menor temperatura, la viscosidad aumenta.

En la prctica aplicamos la Ley de Stroke para medir la viscosidad de unasustancia problema (aceite de motor), en esta parte se aplicaron los

conocimientos previos referidos a la densidad, velocidad y gravedad.

Los clculos se efectuaron para la sustancia problema (aceite de motor) ados temperaturas distintas, esto para comprobar la relacin de laviscosidad con respecto a la temperatura.

Los resultados arrojados experimentalmente de la viscosidad, demuestranque a mayor temperatura efectivamente la viscosidad disminuye y que amenor temperatura la viscosidad aumenta.

Los resultados arrojados experimentalmente de la viscosidad fueroncomparados con los valores tericos de la misma, con una discrepanciamnima.

Bibliografa Dingrando, Autor: Lauren Dingrando. Qumica, Autor: Ralph Petrucci Qumica General, Autor: Wood Keenan Bull Qumica, Autor: Raymond Chang http://www.widman.biz

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