Tipos de fuego

PRACTICA 1. Determinación de las propiedades físicas de los fluidos

Objetivo: Conocer y manejar adecuadamente el viscosímetro Cannon-Fenske para calibrarlo y así determinar la viscosidad de un liquido newtoniano a diferentes temperaturas.

1 .1 FUNDAMENTO TEÓRICO
La densidad (p) es una propiedad intensiva de la materia que se define como la relación que existe entre la masa de un cuerpo (m)y el volumen que ocupa (v).
ρ=mv
La unidad fundamental de densidad en el SI es el kilogramo por metro cubico (kgm3), y en el CGS el gramo por centímetro cubico que es mil veces mayor que la unidad del SI.
La medición de la densidad se puede llevar a cabo teniendo en cuenta su definición consiste en medir el peso de un volumen conocido de la sustancia problema. Este método se puede llevar acabo aproximadamente, aunque las dificultades que existen para el manejo de líquidos y en la medida de volúmenes ponen un límite practico a la utilidad de este método. Otra forma de medir densidades es utilizar el principio de Arquímedes que dice ‘’ Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje que es igual al volumen de liquido desalojado’’. Por lo tanto, sumergiendo un cuerpo de volumenconocido en el líquido problema y midiendo el empuje que experimenta, se puede calcular la densidad de este. De esta forma el volumen de desplazamiento es el de un sólido conocido obviando así todas las dificultades de la manipulación de líquidos. En la práctica se utilizara el primer método aunque su exactitud y precisión son inferiores al segundo método planteado.
El estudio de los fluidos enmovimiento es un problema complejo y en el que la viscosidad juega siempre un papel fundamental, aunque las teorías más elementales ignoran sus efectos, suponiendo que el liquido se puedo dividir en capas se deslizan unas sobre las otras sin encontrar ninguna resistencia. En realidad esto dista mucho de ser verdad, y en el movimiento se desarrollan unas fuerzas tangenciales tan grandes que algunasveces este se lleva a cabo con gran dificultad. Esto sucede por ejemplo con aceites muy pesados. Por el contrario, otras veces estas fuerzas son muy pequeñas y el liquido fluye entonces fácilmente como sucede con el agua o el alcohol. Este grado de fluidez se caracteriza por un coeficiente de viscosidad o viscosidad dinámica. La unidad de viscosidad absoluta en el sistema internacional es elpascal por el segundo mientras que la mas utilizada es probablemente el centipoise ya que se adecua mas al rango de viscosidad de los fluidos mas comúnmente utilizados. Un pascal por segundo es igual a 110 poises y por tanto a 1000 centipoise (1pa=100CP).
La viscosidad cinemática de un fluido de densidad r y viscosidad μ se define como v=μr. La unidad de viscosidad cinemática se llama Stoke ycorresponde a 1 cm2/s.
Fue Newton el que dio la expresión de la fuerza de viscosidad ‘’ La fuerza tangencial que una capa ejerce sobre la contigua es proporcional al área de la superficie de contacto y al gradiente de la velocidad normal a la dirección de deslizamiento.
F=dvdzsn
Donde el coeficiente de viscosidad. La viscosidad cinemática μ es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad.El fundamento de la mayor parte de los viscosímetros que se utilizan en la práctica es la fórmula de Poiseuill, que nos da el caudal Q (volumen de fluido por unidad de tiempo que atraviesan un capilar de radio R y longitud l entre cuyos extremos se ha aplicado una diferencia de presiones ∆P
Q=Vt=π∆Pr48ηl
Donde ηes la viscosidad del fluido Esto es
η=π∆Pr48Vlt
Como R,I,V son constantes para untubo determinado, haciendo K=πR48Vl
η=Kρght
Y como también h es una constante para un tubo determinado podemos escribir:
η=k'pt
El valor de K’ depende por tanto de la geometría de cada viscosímetro en concreto y suele darlo el constructor, aunque puede determinarse utilizando un liquido de viscosidad conocida. Normalmente se determinan las viscosidades relativas referidas al agua. Para el agua...