Viscosidad De Gases
Páginas: 7 (1534 palabras)
Publicado: 6 de abril de 2012
VISCOSIDAD DE GASES
Fundamento teórico:
Se denota como μg. Es una propiedad importante para determinar la resistencia al flujo que presenta el gas durante su producción y transporte. Generalmente, la viscosidad del gas aumenta con los incrementos de presión. A presiones bajas la viscosidad del gas (al contrario que los líquidos) se incrementa con la temperatura, eso es debido a que ladisminución de las fuerzas de cohesión existentes entre las moléculas. es pequeña, porque en los gases las fuerzas de cohesión ya son pequeñas, y en cambio es importante el aumento del intercambio de cantidad de movimiento debido a la transferencia de moléculas de unos puntos a otros dentro de la vena fluida.. Las moléculas gaseosas al calentarse se desplazan más rápidamente, pero hay más choques y másefectos de frenado de unas capas sobre otras. La viscosidad de los gases se ha estudiado intensamente en la teoría cinética de los gases, disponiéndose de tablas exactas para su cálculo.
Sus unidades son los centipoises, cp. La viscosidad del gas también se determina por medio de Correlaciones empíricas con un margen de error inferior al 2 %.
Obtención de la viscosidad de un gas:
Medida de laviscosidad de un gas mediante un disco que gira:
En este apartado se simula una experiencia que mide la viscosidad de un gas observando la disminución de la velocidad angular de rotación de un disco.
| Cuando se le proporciona a un disco una velocidad angular de rotación, el rozamiento en el eje provoca que una disminución de la velocidad angular de rotación lineal con el tiempoI·α=-M
ω=ω0-α·t|
| Como vamos a demostrar a continuación, el efecto de la viscosidad del gas sobre un disco en rotación es su velocidad angular disminuya de forma exponencial con el tiempoω=ω0·exp(-k·t) |
El dispositivo experimental consta de un disco de radio R, que puede girar alrededor de un eje vertical con un rozamiento muy pequeño en los rodamientos. El disco de masa m está suspendido por la presióndel gas a una altura h (muy pequeña) por encima de una superficie plana.
Se le proporciona al disco una velocidad angular inicial ω0, se mide la velocidad angular ω en función del tiempo t, representándose en el eje vertical el logaritmo neperiano de la velocidad angular, ln(ω) y en el eje horizontal el tiempo t. Se obtiene una recta. A partir de la pendiente de la recta, calculamos la viscosidaddel gas.
Fundamentos físicos
El coeficiente de viscosidad está relacionado con la distribución de velocidades en las capas de fluido situadas entre dos superficies en movimiento relativo. Las velocidades de estas capas tienen que ser menores que la velocidad media de las moléculas del gas, que es mayor que 500 m/s a temperatura ambiente, 293ºK .
Al estudiar el concepto de viscosidad, vimosque la fuerza por unidad de área era proporcional al gradiente de velocidad, la constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de viscosidad
En un instante t, el disco gira con velocidad angular ω. Consideremos el gas contenido en la capa cilíndrica de radio r, espesor dr y altura h. El gas que está cerca de la placa horizontal tiene velocidad cero y el gas que está próximo al disco,lleva una velocidad angular ωr.
| |
El área del anillo de radio r y espesor dr es 2πr·dr. El gradiente de velocidad es ωr/h
La definición de viscosidad se expresa en este caso,
El momento de esta fuerza respecto del eje de rotación es
dM=r·dF
El momento total de las fuerzas que ejerce el gas sobre cada uno de los anillos en los que se ha dividido el disco es
Este momento se opone a larotación del disco. La ecuación de la dinámica de rotación es
Idω/dt=-M
El momento de inercia I de un disco respecto de un eje perpendicular al disco y que pasa por su centro es I=mR2/2
donde ω0 es la velocidad angular inicial, en el instante t=0.
La velocidad angular de rotación disminuye exponencialmente con el tiempo
Tal como se afirma en el artículo citado en las referencias, la...
Fundamento teórico:
Se denota como μg. Es una propiedad importante para determinar la resistencia al flujo que presenta el gas durante su producción y transporte. Generalmente, la viscosidad del gas aumenta con los incrementos de presión. A presiones bajas la viscosidad del gas (al contrario que los líquidos) se incrementa con la temperatura, eso es debido a que ladisminución de las fuerzas de cohesión existentes entre las moléculas. es pequeña, porque en los gases las fuerzas de cohesión ya son pequeñas, y en cambio es importante el aumento del intercambio de cantidad de movimiento debido a la transferencia de moléculas de unos puntos a otros dentro de la vena fluida.. Las moléculas gaseosas al calentarse se desplazan más rápidamente, pero hay más choques y másefectos de frenado de unas capas sobre otras. La viscosidad de los gases se ha estudiado intensamente en la teoría cinética de los gases, disponiéndose de tablas exactas para su cálculo.
Sus unidades son los centipoises, cp. La viscosidad del gas también se determina por medio de Correlaciones empíricas con un margen de error inferior al 2 %.
Obtención de la viscosidad de un gas:
Medida de laviscosidad de un gas mediante un disco que gira:
En este apartado se simula una experiencia que mide la viscosidad de un gas observando la disminución de la velocidad angular de rotación de un disco.
| Cuando se le proporciona a un disco una velocidad angular de rotación, el rozamiento en el eje provoca que una disminución de la velocidad angular de rotación lineal con el tiempoI·α=-M
ω=ω0-α·t|
| Como vamos a demostrar a continuación, el efecto de la viscosidad del gas sobre un disco en rotación es su velocidad angular disminuya de forma exponencial con el tiempoω=ω0·exp(-k·t) |
El dispositivo experimental consta de un disco de radio R, que puede girar alrededor de un eje vertical con un rozamiento muy pequeño en los rodamientos. El disco de masa m está suspendido por la presióndel gas a una altura h (muy pequeña) por encima de una superficie plana.
Se le proporciona al disco una velocidad angular inicial ω0, se mide la velocidad angular ω en función del tiempo t, representándose en el eje vertical el logaritmo neperiano de la velocidad angular, ln(ω) y en el eje horizontal el tiempo t. Se obtiene una recta. A partir de la pendiente de la recta, calculamos la viscosidaddel gas.
Fundamentos físicos
El coeficiente de viscosidad está relacionado con la distribución de velocidades en las capas de fluido situadas entre dos superficies en movimiento relativo. Las velocidades de estas capas tienen que ser menores que la velocidad media de las moléculas del gas, que es mayor que 500 m/s a temperatura ambiente, 293ºK .
Al estudiar el concepto de viscosidad, vimosque la fuerza por unidad de área era proporcional al gradiente de velocidad, la constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de viscosidad
En un instante t, el disco gira con velocidad angular ω. Consideremos el gas contenido en la capa cilíndrica de radio r, espesor dr y altura h. El gas que está cerca de la placa horizontal tiene velocidad cero y el gas que está próximo al disco,lleva una velocidad angular ωr.
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El área del anillo de radio r y espesor dr es 2πr·dr. El gradiente de velocidad es ωr/h
La definición de viscosidad se expresa en este caso,
El momento de esta fuerza respecto del eje de rotación es
dM=r·dF
El momento total de las fuerzas que ejerce el gas sobre cada uno de los anillos en los que se ha dividido el disco es
Este momento se opone a larotación del disco. La ecuación de la dinámica de rotación es
Idω/dt=-M
El momento de inercia I de un disco respecto de un eje perpendicular al disco y que pasa por su centro es I=mR2/2
donde ω0 es la velocidad angular inicial, en el instante t=0.
La velocidad angular de rotación disminuye exponencialmente con el tiempo
Tal como se afirma en el artículo citado en las referencias, la...
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