Viscosimetria

Viscosimetria

Objeto de la práctica.-

• Medida del coeficiente de viscosidad de un aceite.

Teoría

Los fluidos reales (líquidos y gases) presentan una resistencia al deslizamiento que se denomina viscosidad. No debemos confundir viscosidad con densidad, que es la masa por unidad de volumen; así el agua es más densa que el aceite, pero este es más viscoso que aquella.Se puede considerar la viscosidad como una fricción interna, es decir, una fuerza de roce entre una capa de fluido y otra. Se defina así el coeficiente de viscosidad n de un liquido , como la fuerza por unidad de aérea que se ejerce entre dos capas de un fluido situadas a la unidad de distancia y que se remueven una respecto a la otra, con la unidad de velocidad, entonces launidades de n en el sistema c.g.s. serán:

[pic] o [pic]

Como el alumno lo verán en teoría, esta unidad se llama poise.

Es de uso frecuente de milipoise ([pic] poise).

Vamos acercarnos ahora un poco más a la realidad a estudiar el movimiento de líquidos viscosos en tubos cilíndricos (cañerías), que son los que más ocurre así: en las cercanías de las paredes elmovimiento es estacionario, (constante en el tiempo) y la velocidad muy que pequeña, pero va creciendo hacia dentro del tubo donde es máxima.

Podemos dividir el tubo en capas cilíndricas muy finas y coaxiales de manera que a medida disminuyen de radio (se va acercando al eje) las velocidades en cada una de ellas aumenta.

J:M. Poiseullie (1844) demostró que en t segundos, por un tubo de radior, largo L y a una diferencia de presión ∆p ( que es la provoca dado por:

[pic] [pic] (1)

De donde: [pic]

Para determinaciones de ŋ (nu) más precisas, hay que hacer correcciones a esta fórmula, pues se dedujo para tubos muy finos y velocidades pequeñas.

Para determinar ŋ de (1), hay que conocer bien lasdimensiones del tubo, que no olvidemos , debe ser capilar (radio muy pequeño ) y además medir la diferencia de presión que mueve el liquido y el tiempo de escurrimiento. Esto ha sido hecho para algunos líquidos , pero el procedimiento es delicado, y se prefiere haber determinaciones del coeficiente de viscosidad relativo al de un liquido patrón conocido, el agua por ejemplo.VISCOSIMETRO DE STOKES

Este viscosímetro permite medir el coeficiente de viscosidad en forma absoluta, sin la necesidad de conocer la viscosidad de otro liquido.

El físico ingles STOKES (1850) encontró que si una esferita de radio R se mueve en un líquido de coeficiente de viscosidad ŋ, con una velocidad V, el líquido se opone a su movimiento con una fuerza dada por:

[pic]

Si laesferita cae dentro de un líquido viscoso, por la acción de la gravedad el movimiento al principio es uniformente acelerado, por lo que la velocidad crece, pero al mismo tiempo crece Fs que se opone a la aceleración mas y mas, se llega así un estado de equilibrio dinámico, en que la esferita sigue moviéndose pero con velocidad constante. En este momento las tres fuerzas en juego: elpeso, el empuje del liquido (principio de Arquímedes) y la fuerza de Stokes, sumadas con su signo deben cero.

De esto se deduce que: (ver apéndice)

[pic] (3)

V= Velocidad de la esferita cuando alcanza el movimiento uniforme.

Fe = peso especifico de la esferita.

F =peso especifico del liquido.

Si la esferita se desplaza una distancia x en un tiempo t (cuando ya tienevelocidad constante), su velocidad será:

[pic]

Pero en la práctica las cosas no son tan sencillas, Las formulas anteriores valen solo si el liquido no está encerrado en un recipiente, pues de lo contrario el movimiento de la esfera engendrara turbulencias que se refleja en las paredes y el fondo del recipiente, perturbando el movimiento.

Se puede demostrar que se puede hacer una...