VISCOSIDAD



viscosidad
(segunda Parte)















objetivos / Parte 2 / métodos para la determinación de viscosidades
Determinar el coeficiente de viscosidad de soluciones incógnitas utilizando un viscosímetro capilar y otro de caída de bolas.
Discutir ventajas, limitaciones y consideraciones a tener en cuenta en cada método.
FUNDAMENTOS / métodos para la determinación deviscosidades
DEFINICIÓN intrínseca DE VISCOSIDAD
La viscosidad es la resistencia a fluir y es una propiedad tanto de líquidos como de gases y es dependiente de la temperatura. La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento.
El “grado de fluidez” de una sustancia se caracteriza por un coeficiente típico denominado coeficiente de viscosidad o viscosidad dinámica (). Cuanto mayor sea esecoeficiente menor será la “fluidez”.
La viscosidad dinámica está definida matemáticamente por la ley de Newton, en la cual se enuncia:
“La fuerza tangencial que una capa ejerce sobre la contigua es proporcional al área de la superficie de contacto y al gradiente de la velocidad normal a la dirección de deslizamiento”.
Si F es la fuerza de fricción entre las capas, al área de contacto entre capas,y dv/dx el gradiente de velocidad en la dirección normal al movimiento, la viscosidad queda expresada como:
Ley de la viscosidad de Newton
El término F/A se conoce como tensión de corte. Su valor representa la tensión cortante necesaria para mantener el flujo laminar entre dos capas paralelas.
Los fluidos para los cuales el es constante (tal como lo establece la ley deNewton) se denominan newtonianos y al graficar tensión de corte en función del gradiente de velocidad obtenemos una recta cuya pendiente es el coeficiente de viscosidad .Los líquidos, para los cuales esto no se cumple se denominan no newtonianos, y su viscosidad varía con el gradiente de velocidad. En este último caso se habla de viscosidad aparente a la cual se calcula según la Ley de viscosidadde Newton para cada valor de velocidad de corte.
En el sistema Internacional (SI) la unidad de viscosidad es el Pascal. Segundo (Pa.s), en el sistema CGS la unidad de viscosidad utilizada es el Poise (p)

Teniendo en cuenta las unidades de las variables de la Ley de viscosidad de Newton:



Dado que la viscosidad del agua a 293,15 K es 0,01 poise (1 centipoise), generalmente se utilizacomo unidad de medida el centipoise (cp.) ó mPa.s.
El cociente entre la viscosidad y la densidad másica recibe el nombre de viscosidad cinemática:

Su unidades en el sistema cgs es el Stokes (St) y en el MKS el m2/s


VISCOSÍMETRO CAPILAR / MÉTODO DE OSTWALD
La determinación de la viscosidad con estos viscosímetros se basa en la medida del tiempo necesario para que un volumen explícito delíquido (V) fluya a través de un capilar. El volumen fijo a fluir es el contenido entre la marca superior e Inferior de la oliva A del viscosímetro.
La ecuación de Poiseuille rige este proceso:

Donde:
Q = caudal
V: volumen escurrido (volumen fijo entre las marcas superior e inferior de la oliva A)
t: tiempo de escurrimiento (tiempo medido)
r: radio del capilar
l: longitud del capilar
P:Diferencia de presión entre los extremos del tubo capilar (P fricción)
En el viscosímetro capilar el líquido fluye por acción de su propio peso. Cuando se establece una diferencia de altura entre las columnas de líquido de las dos ramas del viscosímetro se genera una diferencia de presiones entre las mismas, responsable de la fuerza impulsora del movimiento (ΔP impulsor).
Inicialmente, cuando ellíquido se encuentra en reposo, la energía total del sistema se encuentra acumulada como diferencia de presión entre las ramas.

En el instante en que se inicia el movimiento del fluido, esta energía almacenada se convertirá parte en energía cinética y parte se utilizará para vencer a las fuerzas de fricción, es decir que existirá una pérdida de presión por fricción interna del líquido...