Determinacion Del Fluido De Un Fluido, Utilizando Un Viscosímetro De Esferas.
Páginas: 16 (3993 palabras)
Publicado: 27 de febrero de 2013
PRACTICA Nª3
DETERMINACION DEL FLUIDO DE UN FLUIDO, UTILIZANDO UN VISCOSÍMETRO DE ESFERAS.
1. OBJETIVO
Determinar la viscosidad de un líquido a partir de medidas de velocidad de desplazamiento de una esfera en un tubo de plástico.
2. DESCRIPCIÓN DEL VISCOSÍMETRO Y FUNDAMENTO DE OPERACIÓN:
El equipo consta básicamente de un tubo de plástico de 0.018m de diámetro y 0.34m delongitud el cual al ser colocado en un soporte metálico, esta conectado a un sensor que detecta mediante un cronometro el tiempo que tarda en atravesar un fluido, una esfera (de peso y diámetro conocido), una altura L determina, tal como se muestra en la figura 1.
El tubo se llena con el líquido cuya viscosidad se
Desea medir. Esta medida está basada en las diferentes velocidades (L/t) m/s decaída de un sólido esférico en el seño del fluido como consecuencia del mayor o menor valor de coeficiente de fricción o viscosidad de este.
El viscosímetro de esferas fue estudiado por Stokes al observar el comportamiento de un flujo de un fluido alrededor de una esfera; encontró que el empuje o fuerza ejercida sobre la esfera por el fluido (arrastre viscoso) y la fuerza de flotación (empuje deArquímedes) queda balanceada por la fuerza que lo hala hacia abajo (su peso).
De la segunda ley de Newton:
F=m×a
El peso, la masa y la aceleración de caída libre, están relacionadas por la ecuación:
W=m×g Ec. (1)
Fuerzas que intervienen:
W= peso de la esfera
E= empuje hidrostático de Arquímedes
Fr= fuerzas viscosas resistentes.
mg-Fr-E=m×aEc. (2)
Fr=m×g-E- m×a Ec. (3)
Fr=m×g-E Ec. (4)
Cuando a=0 entonces:
Estos términos se pueden escribir:
* m×g=δeVg
* E=δLVg
* Fr=3π×D×μ×v0 (termino de Stokes)
D= diámetro de la esfera
El volumen de la esfera o cuerpo es: V=π6D3
Reemplazando en la ecuación 4:
3π×D×μ×vo=ρe×π6×D3-ρL×π6×D3×g Ec. (5)3πDμv0=ρe-ρLgπ6D3
μ=(ρe-ρL)D2g18v0 Ec. (6)
Siendo v0=L/t velocidad limite de la esfera
vcorregida=vo1+2.1Desferadtubo Ec. (7)
μ=(ρe-ρL)D2g18vcorregida Ec. (8)
La constante depende de la bola utilizada y de la temperatura del laboratorio.
K=D218Lg
μ=Kρe-ρLt
3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
* Verificar que los sensores estén enfuncionamiento optimo, haciendo paras un objeto entre los sensores y que se detecte en el cronometro.
* Llenar el tubo de plástico con el fluido problema un máximo de 34 cm (evitar producir burbujas).
* Colocar el tubo en el soporte de metal haciéndolo pasar por medio de los sensores y ajustándolo con el sujetador del tubo
* Calibrar el sensor acero.
* Coger la billa (esfera)con una pinza e introducirla casi cerca al inicio del fluido para evitar vacio.
* Proceder a soltar la esfera elegida y observar el desplazamiento de esta a lo largo del tubo atravesando el fluido y anotar el tiempo de caída que marque el cronometro.
* Sacar la billa de preferencia con un iman y realizar la próxima medición.
* Repetir el experimento con la misma esfera paraotros fluidos, o el mismo fluido con otras esferas.
Recomendación: antes de usar el modulo, revisar que los tubos deben estar en buenas condiciones. Una vez terminado de usar el modulo experimental, limpiar el equipo para garantizar su conservación.
4. RESULTADOS
Cada esfera se dejó caer cuatro veces desde el extremo superior de un tubo de vidrio vertical de 1.5 m de altura y diámetrointerno R = 25.90.1 mm, completamente lleno de glicerina. Mediante pruebas preliminares se determinó visualmente que a una altura H = 13001 mm con respecto al piso las esferas alcanzaban su velocidad límite con seguridad. Mediante dos cronómetros independientes accionados por distintas personas se midieron los tiempos t1 y t2 necesarios para que cada esfera alcance dos puntos inferiores del...
DETERMINACION DEL FLUIDO DE UN FLUIDO, UTILIZANDO UN VISCOSÍMETRO DE ESFERAS.
1. OBJETIVO
Determinar la viscosidad de un líquido a partir de medidas de velocidad de desplazamiento de una esfera en un tubo de plástico.
2. DESCRIPCIÓN DEL VISCOSÍMETRO Y FUNDAMENTO DE OPERACIÓN:
El equipo consta básicamente de un tubo de plástico de 0.018m de diámetro y 0.34m delongitud el cual al ser colocado en un soporte metálico, esta conectado a un sensor que detecta mediante un cronometro el tiempo que tarda en atravesar un fluido, una esfera (de peso y diámetro conocido), una altura L determina, tal como se muestra en la figura 1.
El tubo se llena con el líquido cuya viscosidad se
Desea medir. Esta medida está basada en las diferentes velocidades (L/t) m/s decaída de un sólido esférico en el seño del fluido como consecuencia del mayor o menor valor de coeficiente de fricción o viscosidad de este.
El viscosímetro de esferas fue estudiado por Stokes al observar el comportamiento de un flujo de un fluido alrededor de una esfera; encontró que el empuje o fuerza ejercida sobre la esfera por el fluido (arrastre viscoso) y la fuerza de flotación (empuje deArquímedes) queda balanceada por la fuerza que lo hala hacia abajo (su peso).
De la segunda ley de Newton:
F=m×a
El peso, la masa y la aceleración de caída libre, están relacionadas por la ecuación:
W=m×g Ec. (1)
Fuerzas que intervienen:
W= peso de la esfera
E= empuje hidrostático de Arquímedes
Fr= fuerzas viscosas resistentes.
mg-Fr-E=m×aEc. (2)
Fr=m×g-E- m×a Ec. (3)
Fr=m×g-E Ec. (4)
Cuando a=0 entonces:
Estos términos se pueden escribir:
* m×g=δeVg
* E=δLVg
* Fr=3π×D×μ×v0 (termino de Stokes)
D= diámetro de la esfera
El volumen de la esfera o cuerpo es: V=π6D3
Reemplazando en la ecuación 4:
3π×D×μ×vo=ρe×π6×D3-ρL×π6×D3×g Ec. (5)3πDμv0=ρe-ρLgπ6D3
μ=(ρe-ρL)D2g18v0 Ec. (6)
Siendo v0=L/t velocidad limite de la esfera
vcorregida=vo1+2.1Desferadtubo Ec. (7)
μ=(ρe-ρL)D2g18vcorregida Ec. (8)
La constante depende de la bola utilizada y de la temperatura del laboratorio.
K=D218Lg
μ=Kρe-ρLt
3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
* Verificar que los sensores estén enfuncionamiento optimo, haciendo paras un objeto entre los sensores y que se detecte en el cronometro.
* Llenar el tubo de plástico con el fluido problema un máximo de 34 cm (evitar producir burbujas).
* Colocar el tubo en el soporte de metal haciéndolo pasar por medio de los sensores y ajustándolo con el sujetador del tubo
* Calibrar el sensor acero.
* Coger la billa (esfera)con una pinza e introducirla casi cerca al inicio del fluido para evitar vacio.
* Proceder a soltar la esfera elegida y observar el desplazamiento de esta a lo largo del tubo atravesando el fluido y anotar el tiempo de caída que marque el cronometro.
* Sacar la billa de preferencia con un iman y realizar la próxima medición.
* Repetir el experimento con la misma esfera paraotros fluidos, o el mismo fluido con otras esferas.
Recomendación: antes de usar el modulo, revisar que los tubos deben estar en buenas condiciones. Una vez terminado de usar el modulo experimental, limpiar el equipo para garantizar su conservación.
4. RESULTADOS
Cada esfera se dejó caer cuatro veces desde el extremo superior de un tubo de vidrio vertical de 1.5 m de altura y diámetrointerno R = 25.90.1 mm, completamente lleno de glicerina. Mediante pruebas preliminares se determinó visualmente que a una altura H = 13001 mm con respecto al piso las esferas alcanzaban su velocidad límite con seguridad. Mediante dos cronómetros independientes accionados por distintas personas se midieron los tiempos t1 y t2 necesarios para que cada esfera alcance dos puntos inferiores del...
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