VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS NEWTONIANOS

Transcripción

1 VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS NEWTONIANOS 1. PROBLEMA Determinar la viscosidad de la acetona a la temperatura de 30 ºC, empleando un viscosímetro capilar. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 Medidas de higiene y seguridad Mantener tapados los recipientes contenedores de líquidos con parafilm. Secar rápidamente cualquier derrame de líquidos en la mesa de trabajo. Verter los líquidos usados en los contenedores de residuos correspondientes. 2.2 Materiales Soporte con pinzas de tres dedos Pipeta de 10 ml Jeringa para succión Cronómetro Termómetro Piceta con agua destilada Vaso de precipitados con la muestra líquida Papel sanitas. Baño térmico con dos mangueras para agua y manguera roja para desagüe. Tina de acrílico con tapa. Viscosímetros capilares indicados por el profesor. 2.3 Sustancias 20 ml del líquido problema Agua destilada 2.4 Servicios auxiliares Agua Corriente eléctrica de 110 volts

2 2.5 Descripción del equipo El viscosímetro consta de un tubo para entrada de la muestra líquida (A); un bulbo receptor de la muestra (B); un tramo de tubo por donde se realiza la succión de la muestra (C); dos marcas que indican el paso de la muestra desde nivel 1 (D) a nivel 2 (E). El viscosímetro se coloca en el soporte con pinzas de tal forma que el tubo A quede en posición vertical. 2.6 Diagrama A C D E B

3 2.7 Desarrollo Experimental Para elegir el viscosímetro adecuado se recomienda que la muestra líquida tenga un tiempo de afluencia mayor de 200 s y menor de 800 s a través del tubo capilar, a temperatura ambiente. Preparación del equipo: 1. Revise que el viscosímetro esté limpio, en su defecto lávelo con un poco de la sustancia problema. 2. Coloque el viscosímetro en el soporte con pinzas. 3. Introduzca 7 ml de la muestra líquida aproximadamente. Si trabaja a temperatura ambiente pase al punto Sumerja el viscosímetro en la tina de acrílico (soportándolo en la muesca inferior de la tina y embonado con la tapa por la parte superior) previamente llenada con agua a la temperatura de operación. El baño térmico le ayudará a obtener la temperatura elegida. 5. Permita que la muestra líquida se caliente por 10 minutos si la temperatura elegida se encuentra abajo de 40 C y 15 minutos si es abajo de 100 C. Operación del equipo: 6. Aplique succión para elevar el líquido por arriba de la marca D. 7. Permita que la muestra líquida fluya libremente y mida el tiempo de descarga del líquido al pasar de la marca D a la E. Registre sus resultados en la Tabla Repita los pasos 6 al 7 hasta obtener certidumbre en la medición. 9. Si desea otra temperatura de operación, repita los pasos 4 al Retire el viscosímetro de la tina, lávelo muy bien con agua destilada y colóquelo nuevamente en el soporte. 11. Introduzca 7 ml de agua destilada y repita los pasos 6 a 8. Determine lo siguiente: A. Emplee el líquido 1 (acetona) en el viscosímetro capilar # 25 para determinar el tiempo de descarga. B. Repita el paso anterior con el mismo líquido, pero ahora emplee el viscosímetro capilar # 50. C. Lave perfectamente los viscosímetros capilares # 25 y 50 con suficiente agua destilada. D. Emplee el líquido 2 (agua destilada) en el viscosímetro capilar # 25 para la determinación del tiempo de descarga. E. Repita el paso anterior con el mismo líquido, pero ahora emplee el viscosímetro capilar # 50.

4 Paro del equipo: 12. Retire el viscosímetro del soporte, vacíe el líquido en el recipiente de residuos. 13. Lave el viscosímetro muy bien con agua destilada. 14. Limpie con agua los materiales y recipientes empleados. 15. Apague el baño térmico y déjelo limpio de agua. 2.8 Información Experimental Tabla 1. Registro de datos Viscosímetro capilar No. Líquido Temperatura ( C) Tiempo 1 Tiempo 2 Tiempo promediado Viscosímetro capilar No. Líquido Temperatura ( C) Tiempo 1 Tiempo 2 Tiempo promediado

5 3. CUESTIONARIO 1.- El tiempo de escurrimiento de los líquidos 1 y 2 en el capilar # 25 es el mismo? Qué líquido fluye más rápido?. Se aprecia el mismo comportamiento al emplear el capilar # 50? 2.- Como la constante gravitacional en el escurrimiento de los líquidos 1 y 2 es constante, Diga cuáles son las fuerzas causantes de la diferencia en los tiempos de escurrimiento? 3.- En qué líquido considera que se presentan con mayor magnitud estas fuerzas para el capilar # 25? Y para el capilar # 50? 4.- Obtenga la ec. (1) a partir de la ecuación de Hagen-Poiseuille y evalúe el coeficiente K para cada uno de los capilares, considerando al líquido 2 como el líquido de referencia. K (1) donde es la viscosidad dinámica, la densidad del fluido y el tiempo de escurrimiento. 5.- Sí con el agua líquida que fue empleada como líquido de referencia en los capilares # 25 y 50 se obtienen valores diferentes de las constantes K 25 y K 50, diga de qué propiedades dependen éstas?. 6.- Empleando la misma ecuación (1) y con el conocimiento de K 25 y K 50, calcule las viscosidades para el líquido 1 (acetona) en ambos capilares a la temperatura dada. 7.- Las viscosidades de los líquidos 1 y 2 son las mismas para el capilar # 25? Qué líquido tiene mayor viscosidad? Se presenta el mismo comportamiento para el capilar # 50? 8.- Cómo está relacionada esta viscosidad con la resistencia a fluir? 9.- Cuál es el error porcentual con respecto al valor de la viscosidad reportado en la literatura? 10.- Tomando en consideración toda la información experimental desarrollada anteriormente, puede decir con sus propias palabras cuál es el significado físico de la viscosidad? 4. NOMENCLATURA K viscosidad (cp) densidad (g/ml) tiempo constante del viscosímetro

6 5. BIBLIOGRAFÍA Bird R., Stewart W. and Lightfoot E., Transport Phenomena, N. Y., John Wiley & Sons, 2a. Ed., D. Viswanath and G. Natarajan, Data Book on the Viscosity of Liquids, Hemisphere Publishing Corporation, 1989.