viscosidad

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 conocecomo viscosidad. 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 propioplano, en condiciones
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 masimportante que se debe 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 superficieslaminares son los infinitos 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 develocidad 0 :
D
D
La constante de 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 delorden de 100 a 200 μP. la viscosidad de 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.- Viscosímetrode Ostwald

El método mas sencillo para 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 porla 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 unlíquido:

η
= K ⋅t
ρ

donde t es el tiempo en que el 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.
–...