propiedades moleculares

Propiedades Moleculares
de los Gases
I. OBJETIVOS

Conocer procedimientos para hallar el peso molecular, la constante de viscosidad, camino libre medio y el diámetro molecular de un gas muestra.
Introducir en nuestros cálculos el uso de un gas de referencia para hallar los de un gas problema.

II. FUNDAMENTO TEORICO

Gases y líquidos poseen una propiedad conocida comoviscosidad.

Viscosidad, es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente(viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.

Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez cruzado ellímite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo, las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultadoglobal de este movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.

Para hacer que una capa de fluido se mantenga moviéndose a mayor velocidad que otra capa es necesario aplicar una fuerza continua. La viscosidad en poises se define comola magnitud de la fuerza (medida en dinas por centímetro cuadrado de superficie) necesaria para mantener —en situación de equilibrio— una diferencia de velocidad de 1 cm por segundo entre capas separadas por 1 cm. La viscosidad del agua a temperatura ambiente (20 °C) es de 0,0100 poises; en el punto de ebullición (100 °C) disminuye hasta 0,0028 poises.

La viscosidad de un fluido disminuye conla reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, elaumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad.

Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.

III. PARTE EXPERIMENTAL

1. Determinación del Peso Molecular de un Gas
Introducir un flujo de gas altubo interior (A) del equipo y dejar un pequeño tiempo de contacto, para saturar el agua con el gas y eliminar gases residuales.
Para realizar mediciones, introducir el gas al tubo A y conectar a la salida del mismo, un tubo capilar corto de diámetro interno de 3 mm.
Medir el tiempo de efusión del gas, que corresponde al paso del agua de retorno entre el punto 2 a 1.
Repetir este procedimientocinco veces con el gas problema (en este caso N2) y con el gas de referencia (en este caso O2).
Determinar el peso molecular del gas problema (PMCO2), a través de:
tCO2 / tO2 = (PMCO2)1/2 / (PMO2)1/2

2. Determinación del Coeficiente de Viscosidad de un Gas

Repetir el procedimiento anterior y medir el tiempo de efusión, con un tubo capilar largo de diámetro pequeño (0,4 mm).
Calcular el...