PREGUNTAS GUIA; Viscosímetro de Ostwald

1. ¿El Viscosímetro de Ostwald puede ayudar a determinar la viscosidad de cualquier tipo de fluido?

2. ¿Qué es el coeficiente de viscosidad?El coeficiente de viscosidad Ƞ es el parámetro que caracteriza la viscosidad

3. ¿Qué establece la ley de Hagen-Poiseuille? Exprésala en la forma en la que puedes calcular la viscosidad con el viscosímetro capilar.

La ley de Poiseulle establece que el volumen de un fluido viscoso que se desplaza por el interior de una tubería horizontal recta en un intervalo de tiempo t y en régimen de Poiseuille es:

Donde r es el radio del tubo, L su longitud, h la viscosidad del líquido y p1 - p2 la diferencia de presión existente entre los extremos del tubo y que origina el desplazamiento del fluido. Si el tubo es vertical, el desplazamiento del fluido se debe a la acción de la gravedad sobre él;

4. ¿Cómo se determina el flujo volumétrico en el capilar?

5. ¿Cómo afecta la inclinación del tubo capilar en la medición de la viscosidad?

6. ¿Cómo afecta la temperatura en la medición de la viscosidad?Los cambios de temperatura afectan a la viscosidad, a altas temperaturas la viscosidad decrece y a bajas temperaturas aumenta

7. Reporta para todos los reactivos a medir los valores teóricos de viscosidad y densidad, reportados a diferentes temperaturas: 20 y 40 °C (menciona dónde los consultaste)

A 20°C; PoisesEtanol; 0.791 g/cm3 1.20x10-2 (dina·s/cm2.P)Hexano;

8. Explique algunos métodos analíticos y/o gráficos para estimar la viscosidad de una sustancia.

PREGUNTAS GUIA; DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD POR MÉTODO DE STOKES

1. Describe el movimiento vertical de una esfera de masa m y de radio R en el seno de un fluido viscoso, en régimen laminar, mediante la ley de Stokes hasta llegar a la expresión con la que calcularás la viscosidad en esta práctica.

La Ley de Stokes expresa que para cuerpos esféricos el valor de esta fuerza es [1]:

(1)

Donde η es el coeficiente de viscosidad del fluido, o viscosidad absoluta, r el radio de la esfera y v la velocidad de la misma con respecto al fluido.Si consideramos un cuerpo que cae libremente en el seno de un fluido, al cabo de cierto tiempo, cuando el peso sea equilibrado por la fuerza Fr y por el empuje de Arquímedes, habrá adquirido una velocidad constante v = vl, llamada velocidad límite. Es decir, según la Segunda Ley de Newton.

(2)

donde ρ y ρ' corresponden a la densidad del cuerpo y del fluido, respectivamente. El primer miembro de la ecuación anterior corresponde al peso de la esfera, el primer término del miembro de la derecha al empuje del fluido, y el segundo término a la fuerza resistente. A partir de la ecuación (2) puede obtenerse la siguiente expresión para la viscosidad:

(3)Si las magnitudes utilizadas en la ecuación (3) se expresan en el Sistema Internacional, la unidades de η quedan expresadas en poises (1 P = 1 gcm1s1)

2. ¿Cómo esperas que se comporte el valor de velocidad cuando cae la esfera en caída libre y cómo, cuando cae a través de un fluido viscoso?En caída libre el tiempo seria mucho menor que a través de un fluido viscoso puesto que en el aire no hay resistencia al movimiento .

3. La fórmula de Stokes tiene un “rango de validez” que se expresa en términos del número de Reynolds, Explica.

El rango de validez de la fórmula de Stokes (Re<1) limita el radio R de la esfera que empleamos en la experiencia de la medida de la viscosidad de un fluido, para un fluido y para un material determinado. Conocidos los datos de la densidad del fluido f , su viscosidad η (medida por otros procedimientos alternativos) y la velocidad v de la esfera en dicho medio, el radio R de la esfera debe cumplir que

Para grandes números Re, en el intervalo 1000<Re<200000, el coeficiente de arrastre Cd es aproximadamente constante Cd 0.4. La fuerza de rozamiento para una esfera de radio R vale

4. ¿A qué se refiere en la fórmula, el término de velocidad límite Vlim?El cuerpo habrá adquirido una velocidad constante v = vl, llamada velocidad límite

5. Explica brevemente el procedimiento para calcular la densidad de un líquido mediante un picnómetro.El picnómetro se pesa vacío, se llena con la muestra problema, a continuación se pesa en báscula, se determina su masa con la diferencia de pesos y la densidad de éste puede

calcularse sencillamente con la fórmula de δ=mv

. Todas las determinaciones para que

sean válidas deben ser a la misma temperatura

6. Investiga la densidad ρ de los líquidos a analizar (aceite vegetal comestible, aceite para motor, benceno, glicerina)

Aceite vegetal; 0.9 g/cm3

Aceite comestible: 0.92 g/cm3

Aceite para motor: 0.88 g/cm3

Benceno: 0.8789 (20 °C) y 0.8736 (25 °C) (g/ml) Glicerina: 1.26 g/cm3

La viscosidad del shampoo es de 2.32 g/cm3 y a 26° c

Material Tiempoprom Densidad Diámetro Masa Velocidadvidrio 5.38 min 2.5 g/cm3 1.55 cm 2.48

gr0.147 cm/s

metal 40.5 seg 7.87 g/cm3 1.7 cm 5 gr 1.23 cm/s

μ=2(g)(ρe−ρf )r2

9 v

μ=2(981

cm

s2)(2.5

gcm3

−2.32g

cm 3)(0.775 cm)2

9(0.147cms

)=133.60 p

μ=2(981

cm

s2)(7.87

gcm3

−2.32g

cm 3)(0.85cm)2

9 (1.23cms

)=836.109 p

Re= vρD/μ

ℜ=(1.23

cms

)(7.87g

cm3)(1.7 cm)

836.109 p

ℜ=(0.147

cms

)(2.5g

cm3)(1.55 cm)

133.60 p

Bibliografía

http://laplace.ucv.cl/Cursos/Old/fisica/dinamica/stokes/stokes.html