Quimica

Laboratorio de Mecánica y fluidos Práctica 14

Viscosidad de un líquido
Objetivos
Determinar el coeficiente de viscosidad de un aceite utilizando el viscosímetro de tubo y aplicando la ecuación de Poiseuille.

Equipo y Material
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Un viscosímetro de tubo. Dos litros de aceite SAE 40. Vernier Dos vasos de precipitado de 250 ml. Cronómetro. Probeta de 10 ml. Balanza(sensibilidad de 0.1 g.) Termómetro. Regla de 1 metro de longitud

Introducción
En esta práctica se ilustra un método para determinar el coeficiente de viscosidad de un líquido basado en la ecuación de Poiseuille la cual es valida para fluidos newtonianos, incompresibles que se mueven en tuberías cilíndricas en régimen laminar. Para ello se emplea un viscosímetro de tubo, que consiste en un tubocilíndrico dispuesto en forma horizontal sobre el cual se encuentran tres tubos cilíndricos verticales, al tubo horizontal se le aplica una diferencia de presión constante en sus extremos mediante un recipiente surtidor (ver diagrama). Para determinar el gasto volumétrico de un fluido viscoso que se mueve a través de una tubería horizontal de sección transversal constante, se emplea la ecuaciónde Poiseuille:

Q=

π

R

∆P 8ηL
4

(1)

donde Q es el gasto volumétrico, R y L de radio interno y longitud del tubo respectivamente, η el coeficiente de viscosidad del fluido y ∆P =P1-P2 la diferencia de presión entre los extremos del tubo.

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Laboratorio de Mecánica y fluidos Práctica 14 De la ecuación (1), se puede determinar el coeficiente de viscosidad η de un fluidomediante la medición de R, Q y ∆P.

DIAGRAMA 2 recipiente surtidor

1

1 VISCOSÍMETRO

2

3

Procedimiento
1. Disponga el arreglo experimental como se indica en el diagrama. 2. Coloque el recipiente surtidor en la posición 1, tape la salida del tubo y vierta el aceite en el recipiente cuidando siempre que no haya derrames de aceite. 3. Una vez que el nivel del líquido alcance las ¾ partesde su volumen, eleve el recipiente surtidor hasta que el nivel del aceite en la manguera que va al recipiente surtidor alcance unos 30 centímetros de altura (posición 2 del surtidor), evitando que el aceite se derrame por los tubos verticales. Enseguida destape la salida del tubo horizontal, procurando colocar un vaso de precipitados de 250 mililitros para colectar el líquido que está saliendo,deje que el aceite fluya por unos 5 minutos para que el flujo de aceite se estabilice en las mangueras, permitiendo así eliminar las posibles burbujas que se hayan formado. 4. Cuando en el vaso colector se esté a punto de llenar de aceite, coloque el segundo vaso y regrese el aceite del primero al recipiente surtidor. Repita esta operación cada vez que sea necesario para que el nivel de aceite en elrecipiente no cambie de forma apreciable y así garantizar una presión constante. 5. Ahora el dispositivo está listo para efectuar las mediciones, los cuales se hará por cada miembro del equipo, repitiendo cada uno los pasos del 6 al 12. 6. Obtenga la masa M1 del vaso de precipitado. 7. Enseguida sujete con una mano el vaso de precipitados y con la otra el cronómetro. 8. Introduzca rápidamente elvaso en el tubo de salida del aceite y simultáneamente ponga a funcionar el cronómetro. Estas dos operaciones deben ser simultáneas para

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Laboratorio de Mecánica y fluidos Práctica 14 poder medir correctamente el tiempo t que tarda en salir un determinado volumen de fluido. 9. Colecte aceite durante aproximadamente tres minutos. Al término de ese tiempo, saque el vaso y de formasimultánea, detenga el cronómetro y anote el tiempo que marca. 10. Obtenga la masa M2 del vaso con aceite y después vacíe el líquido recogido en el recipiente surtidor. 11. Después de haber determinado la masa de aceite recogida M = M2 - M1 mida las alturas h1 y h2 del aceite en las mangueras correspondientes a los puntos 1 y 3 (mediante las reglas que el aparato tiene incorporadas). 12. Coloque un...