Practica 4
Páginas: 5 (1140 palabras)
Publicado: 15 de marzo de 2015
PRÁCTICA 4
MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES
4.1. OBJETIVOS
Determinar experimentalmente el coeficiente de viscosidad de dos líquidos utilizando la ley de Stokes.
Comparar los valores obtenidos experimentalmente, con los valores comerciales.
4.2. MATERIALES
Dos tubos de vidrio con tapón perforado y soporte metálico que contengan distintos líquidos problema.
Balanzaanalítica.
Densímetros.
10 balines
Pie de rey
Cronómetro
Flexómetro
Imán
Bayetilla (El estudiante debe traerla)
MÉTODO
A partir de la densidad de los líquidos problema, masa y volumen de balines y el tiempo que a estos les toma recorrer la distancia entre dos marcas en los tubos que contienen los líquidos problema, se determina con base en la Ley de Stokes los coeficientes de viscosidad de los líquidosproblema.
4.3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por un esfuerzo de cizallamiento. Es normalmente conocido como comportamiento de fluidez o resistencia a la caída. La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido.
Cuando seobserva el movimiento de fluidos se distinguen dos tipos básicos de movimiento. El primero es el flujo laminar aquel movimiento regular en el que las partículas del fluido parecen deslizar unas sobre otras en capas o láminas. El segundo llamado flujo turbulento es un movimiento caracterizado por la aleatoriedad del movimiento de las partículas observándose remolinos de varios tamaños.
Paradeterminar la viscosidad consideremos el flujo laminar de un fluido real que está confinado a moverse entre dos placas de extensión infinita, como se ve en la figura 3.1, es decir, en los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad.
Figura 4.1 Deformación de un fluido bajo la acción de una fuerza cortante
La Ley de Stokes se refiere a la fuerza defricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.
La viscosidad de un fluido serepresenta por la letra griega η y se expresa en Pa.s. En el SI la viscosidad se expresa en N.s/m2 y en el sistema c.g.s. absoluto la unidad es el gr/cm.s unidad llamada como poise.
Según la Ley de Stokes, la fuerza resistente que experimenta una esfera lisa de radio r moviéndose a velocidad constante v en un líquido con viscosidad η, está dada por:
(3.1)
En su movimiento, la esferaexperimenta la acción de dos fuerzas verticales: su peso y el empuje (ver figura 3.2), con razón a lo anterior, la fuerza resistente (sin considerar la influencia de las paredes del tubo) sobre la esfera va adquirir una velocidad constante:
(3.2)
Donde m es la masa de la esfera, g es la aceleración gravitacional, la densidad del líquido problema y V el volumen de la esfera.
Figura 4.2.Diagrama de cuerpo libre de una esfera en el seno de un fluido viscoso.
De lo cual se deriva que el coeficiente de viscosidad η es:
(3.3)
Si se tiene en consideración la influencia de las paredes del tubo de radio R sobre la fuerza de resistencia se tiene:
(3.4)
De acuerdo con la anterior ecuación se obtiene:
(3.5)
4.4. PRÁCTICA DEL LABORATORIO
4.4.1. CONSIDERACIONESANTES DE COMENZAR
Cada equipo debe seguir las siguientes recomendaciones para asegurar el buen desempeño en la actividad práctica. Lea completa y detenidamente esta guía antes de llevar a cabo cualquier medida
Realice la experiencia cuidando que las influencias externas (Viento, vibraciones, polvo, orden del equipo) no interfiera en la mesa con el equilibrio del sistema de fuerzas.
Atienda...
MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES
4.1. OBJETIVOS
Determinar experimentalmente el coeficiente de viscosidad de dos líquidos utilizando la ley de Stokes.
Comparar los valores obtenidos experimentalmente, con los valores comerciales.
4.2. MATERIALES
Dos tubos de vidrio con tapón perforado y soporte metálico que contengan distintos líquidos problema.
Balanzaanalítica.
Densímetros.
10 balines
Pie de rey
Cronómetro
Flexómetro
Imán
Bayetilla (El estudiante debe traerla)
MÉTODO
A partir de la densidad de los líquidos problema, masa y volumen de balines y el tiempo que a estos les toma recorrer la distancia entre dos marcas en los tubos que contienen los líquidos problema, se determina con base en la Ley de Stokes los coeficientes de viscosidad de los líquidosproblema.
4.3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por un esfuerzo de cizallamiento. Es normalmente conocido como comportamiento de fluidez o resistencia a la caída. La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido.
Cuando seobserva el movimiento de fluidos se distinguen dos tipos básicos de movimiento. El primero es el flujo laminar aquel movimiento regular en el que las partículas del fluido parecen deslizar unas sobre otras en capas o láminas. El segundo llamado flujo turbulento es un movimiento caracterizado por la aleatoriedad del movimiento de las partículas observándose remolinos de varios tamaños.
Paradeterminar la viscosidad consideremos el flujo laminar de un fluido real que está confinado a moverse entre dos placas de extensión infinita, como se ve en la figura 3.1, es decir, en los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad.
Figura 4.1 Deformación de un fluido bajo la acción de una fuerza cortante
La Ley de Stokes se refiere a la fuerza defricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.
La viscosidad de un fluido serepresenta por la letra griega η y se expresa en Pa.s. En el SI la viscosidad se expresa en N.s/m2 y en el sistema c.g.s. absoluto la unidad es el gr/cm.s unidad llamada como poise.
Según la Ley de Stokes, la fuerza resistente que experimenta una esfera lisa de radio r moviéndose a velocidad constante v en un líquido con viscosidad η, está dada por:
(3.1)
En su movimiento, la esferaexperimenta la acción de dos fuerzas verticales: su peso y el empuje (ver figura 3.2), con razón a lo anterior, la fuerza resistente (sin considerar la influencia de las paredes del tubo) sobre la esfera va adquirir una velocidad constante:
(3.2)
Donde m es la masa de la esfera, g es la aceleración gravitacional, la densidad del líquido problema y V el volumen de la esfera.
Figura 4.2.Diagrama de cuerpo libre de una esfera en el seno de un fluido viscoso.
De lo cual se deriva que el coeficiente de viscosidad η es:
(3.3)
Si se tiene en consideración la influencia de las paredes del tubo de radio R sobre la fuerza de resistencia se tiene:
(3.4)
De acuerdo con la anterior ecuación se obtiene:
(3.5)
4.4. PRÁCTICA DEL LABORATORIO
4.4.1. CONSIDERACIONESANTES DE COMENZAR
Cada equipo debe seguir las siguientes recomendaciones para asegurar el buen desempeño en la actividad práctica. Lea completa y detenidamente esta guía antes de llevar a cabo cualquier medida
Realice la experiencia cuidando que las influencias externas (Viento, vibraciones, polvo, orden del equipo) no interfiera en la mesa con el equilibrio del sistema de fuerzas.
Atienda...
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