Viscocidad

DETERMINACIÓN DE VISCOSIDAD OBJETIVO: Determinar la viscosidad de un líquido a una temperatura determinada y la constante del viscosímetro de Ostwald. 1.- Pirincipios Teóricos Una propiedad general de un fluido es que a la aplicación de una fuerza tangencial que produce un flujo en el mismo, se le opone una fuerza proporcional al gradiente en la velocidad de flujo. Este fenómeno se conoce comoviscosidad. Consideremos dos placas paralelas de área A separadas por una distancia D. es conveniente imaginar que D es pequeña en comparación con cualquier dimensión de las placas para evitar el efecto de borde. Entre las placas hay sustancia fluida uniforme. Si una de las placas se deja en reposo mientras la otra se mueve con velocidad uniforme V0 en una dirección paralela a su propio plano, encondiciones ideales el fluido sufre un movimiento deslizante puro y se crea un gradiente de velocidad de V flujo de magnmitud 0 en el mismo. D

Este es el ejemplo mas sencillo de flujo laminar o flujo viscoso puro, en el que la inercia del fluido no juega un papel significativo en determinar la naturaleza de su movimiento. Para que se alcance un flujo laminar, la condición mas importante que sedebe cumplir es que la velocidad del flujo sea lenta. En el flujo laminar en un sistema con límites sólidos estacionarios, las trayectorias de cada elemento del fluido con masa infinitesimal no atraviesan ninguna de las superficies laminares estacionarias de la familia infinita de ellas que puede definirse en el sistema. En el ejemplo sencillo dado antes, estas superficies laminares son losinfinitos planos paralelos a las placas. Cuando la velocidad del fluido crece, el flujo se hace turbulento y su momento lo lleva a través de esas superficies laminares en forma que se producen vórtices o remolinos. En el ejemplo anterior, con flujo laminar, la fuerza F que resiste el movimiento relativo de las V V F = ηA 0 placas es proporcional al área A y al gradiente de velocidad 0 : D D La constantede proporcionalidad η se llama coeficiente de viscosidad del fluido, o sencillamente la viscosidad del mismo. La unidad c.g.s. de la viscosidad es el Poise. Las viscosidades de los líquidos comunes son del orden de 1 cP; a 20ºC, la viscosidad del agua es 1.0 cP; la del éter etílico es 0.23 cP y la de la glicerina de 830 cP. Las viscosidades de los gases son del orden de 100 a 200 μP. la viscosidadde los liquidos y de los sólidos blandos disminuye con el aumento de la temperatura, en tanto que los gases aumenta al elevar la temperatura. Las viscosidades de todas las sustancias son virtualmente independientes de la presión a las presiones ordinarias, pero cambian a presiones muy elevadas y en los gases también a presiones muy bajas.

2.- Viscosímetro de Ostwald

El método mas sencillopara medir viscosidades es mediante un viscosímetro de Ostwald (vease figura). En este tipo de viscosímetros, se determina la viscosidad de un líquido midiendo el tiempo de flujo de un volumen dado V del líquido en un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para un fluido virtualmente incompresible, como un líquido, este flujo está gobernado por la ley de Poiseuille de la forma:
dV π ⋅ r 4( p1 − p 2 ) = dT 8 ⋅η ⋅ L

donde dV/dt es la velocidad de flujo del líquido a lo largo de un tubo cilíndrico de radio r y de longitud L, y (p1 - p2) es la diferencia de presiones entre los dos extremos del tubo. Dado que (p1 - p2) es proporcional a la densidad del líquido en estudio, se puede demostrar que para un volumen total dado de un líquido:

η = K ⋅t ρ

donde t es el tiempo en queel menisco superior cae de la marca superior del viscosímetro a la inferior (de A a B) y K es una constante del aparato que debe determinarse por calibración con un líquido de viscosidad conocida (por ejemplo, agua).

3.- Materiales e Instrumentación – Baño termostático. – Termómetro – Viscosímetro de Ostwald. – Pipeta de 10 ml. – Cronómetro. – Vaso de 50 ml. – Muestra problema. – Propipeta. –...