Informe 1 Mecanica de Fluidos

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS Viscosidad: Viscosidad: Fluidos Newtonianos. Sustancias u!as " soluciones #. Villada a$ # A!an%o a$ A. Cast!illon a " &. Oc'oa a a

Facultad de In%enie!(a )u(*ica. Uni+e!sidad ,onti-icia Boli+a!iana de Medell(n. Colo*ia / 0eison.+illada1al-a.u.edu.c  0eison.+illada1al-a.u.edu.co o2

RESUMEN

La !3ctica de *ec3nica de -luidos se !eali45 en dos a!tes. En la a!te 6 se dete!*in5 la +iscosidad cine*3tica de una *e4cla etanol7 a%ua a te*e!atu!a dada en el +iscos(*et!o Cannon7 Fens8e. En la a!te 9 se !ea! !ea!a!o a!on n soluci solucione oness de saca!o saca!osa sa al ;$ ? >? " se dete! dete!*in *in5 5 su +iscos +iscosida idad d e*lea e*leando ndo el +iscos(*et!o !otacional @AAE " las coas Fo!d !esecti+a*ente. ,a!a dete!*ina! dic'as !oiedades se e*lea!on *odelos de c3lculo asados en cada +iscos(*et!o " ade*3s se utili4a!on ot!os *odelos de c3lculo  asados en a0ustes estad(sticos. En donde se udo conclui! ue la +iscosidad es in+e!sa*ente !oo!cional al -lu0o " a la te*e!atu!a " ade*3s su co*o!ta*iento a -lui! en donde se +io su %!an deendencia la concent!aci5n. ,ala!as ,ala!as cla+e: cla+e: -luidos$ -luidos$ +iscosida +iscosidad d cine*3tic cine*3tica$ a$ +iscos(* +iscos(*et!o et!o Cannon7 Cannon7 Fens8e$ Fens8e$ etanol$ etanol$ a%ua$ saca!osa$ saca!osa$ +iscos(*et!o !otacional @AAE$ @AAE$ Coas Fo!d$ *odelos de c3lculo 1.

INTR INTRO ODUCCI UCCION ON

La dete!*inaci5n de la +iscosidad de sustancias u!as *ediante el uso de di-e!entes +iscos(*et!os " anali4a! el co*o!ta*iento de la +iscosidad de soluciones en -unci5n de su concent!aci5n -ue el e0e cent!al cent!al de esta !3ctica !3ctica la cual se lle+5 a cao en el lao!ato!io lao!ato!io de Oe!aciones Oe!aciones Unita!ias Unita!ias de la Uni+e!sidad ,onti-icia Boli+a!iana. En donde se e*lea!on +a!ios tios de +iscos(*et!os conocidos co*o +iscos(*et!o caila! Cannon7 Fens8e$ +iscos(*et!o !otacional *a!ca @AAE " las Coas Fo!d ade*3s se 'i4o uso de di-e!entes *odelo de calculo ue a"uda!on calcula! los +alo!es de las  !oiedades de dic'as dic'as sustancias co*o lo son son la densidad " +iscosidad$ +iscosidad$ e0e cent!al de la !3ctica. !3ctica. 2.

MODE MO DELO LO TEORI EORICO CO

La +iscosidad es una *edida de la !esistencia de los l(uidos a -lui!. Cuanto *3s +iscoso es un l(uido$ *3s lento es su -lu0o. La +iscosidad de un l(uido suele dis*inui! con el au*ento en la te*e!atu!a$ o! esta !a45n la *ela4a caliente -lu"e *3s !3ido ue cuando est3 -!(a. Los l(uidos con -ue!4as inte!*olecula!es -ue!tes son *3s +iscosos ue los ue tienen -ue!4as inte!* inte!*ole olecul cula!e a!ess dile diles. s. El a%ua a%ua tiene tiene *a"o! *a"o! +iscos +iscosida idad d ue *uc'os *uc'os ot!os ot!os L(uid L(uidos os o! su caacidad a!a -o!*a! enlaces de 'id!5%eno 6.

Fi%u!a 6. Fo!*aci5n del e!-il de +elocidad la*ina! estaciona!io a!a un -luido contenido ent!e dos lacas

De la -i%u!a 6. La -ue!4a uede eG!esa!se co*o:

 F   V  = μ  A Υ 

/62

Es deci!$ la -ue!4a dee se! di!ecta*ente !oo!cional al 3!ea " a la +elocidad$ e in+e!sa*ente  μ

 !oo!cional a la distancia ent!e las lacas. La constante de !oo!cionalidad

es una

 !oiedad del -luido$ de-inida co*o la +iscosidad. Sustitu"endo

 F   A  o! el s(*olo

unita!ia e!endicula! a la di!ecci5n de *eno! " so!e el -luido de *a"o!

τ  yx $ ue es la -ue!4a en la di!ecci5n

 x

so!e un 3!ea

 y . Se entiende ue sta es la -ue!4a e0e!cida o! el -luido

 y . Ade*3s$

V  Υ 

−

se sustitu"e o!

dv x

dy

. As($ en

t!*inos de estos s(*olos$ la ecuaci5n 6 se con+ie!te en

τ  yx =− μ

dv x

/6.62

dy

Esta ecuaci5n$ ue estalece ue la -ue!4a co!tante o! 3!ea unita!ia es !oo!cional al ne%ati+o del %!adiente de +elocidad$ a *enudo se deno*ina ley de viscosidad de Newton 9. En !ealidad no dee*os !e-e!i!nos a la ecuaci5n /6.62 co*o una Hle"$ "a ue Newton la su%i!i5 co*o un e*i!is*o.

A *enudo los eGe!tos en din3*ica de -luidos usan el s(*olo

ν

 a!a !e!esenta! la +iscosidad

di+idida ent!e la densidad /*asa o! +olu*en unita!io2 del -luido as($ ν = μ / ρ

/6.92

Esta cantidad se deno*ina viscosidad cinemática. ,a!a ode! !eali4a! el c3lculo de las !oiedades -(sicas de una solucion etanol7 a%ua a !esi5n at*os-!ica e*lea*os unos *odelos de c3lculo J. El cual se lo%!5 a t!a+s de un *todo !3ido " sencillo con un *(ni*o de in-o!*aci5n$ a!tiendo de !oiedades ue ueden se! *edidas eGe!i*ental*ente co*o -inal*ente se 'i4o en el lao!ato!io. Dic'os *odelos de c3lculo se alica!on en al%unas !oiedades co*o: densidad " +iscosidad din3*ica$ los +alo!es de estas  !oiedades tienen a0ustes estad(sticos ue %a!anti4an la +i%o!osidad del *todo. Estos *odelos otenidos estad(stica*ente utili4ando STATKRA,I@ICS Centu!i5n V. ,a!a la densidad del etanol en -ase liuidad en el inte!+alo de te*e!atu!a ent!e ; " 6;; C se otu+o alicando el si%uiente *odelo: 2

/92

 ρ1 L = 805,951− 0,7767 T − 0,0013 T 

,a!a dete!*ina! la densidad del a%ua en -ase l(uida en el *is*o inte!+alo de te*e!atu!a se alic5 el si%uiente *odelo: 2

 ρ2 L= 999,888 + 0,0375 T −0,0068 T 

+

5

−

2∗10

3

/J2

T 

,a!a dete!*ina! la densidad de la *e4cla etanol7 a%ua en -ase liuidad en -unci5n de la co*osici5n " la te*e!atu!a en un inte!+alo de +alo!es ent!e ; " ; C$ se alic5 el si%uiente *odelo: 2

2

 ρmezL =1003,98 −0,3524 T − 96,76916  X 1−100,0610  X 1−1,3996 T X 1+ 0,8585  X 1 T 

/2

,a!a dete!*ina! la +iscosidad din3*ica del etanol en -ase liuidad en -unci5n de la te*e!atu!a se e*lea!on las si%uientes eG!esiones a!a +alo!es ent!e ; " J; C:

 μ1 L=1,747 −0,0256 T 

/ /a!oGi*ada*ente2$ lo ue nos e!*ite in-e!i! ue el +iscos(*et!o Cannon7 Fes8e No.9< es *uc'o *3s !eciso en donde los -acto!es ue udie!on inte!+eni! -ue el tie*o necesa!io a!a !eco!!e! dic'o caila! " el 3!ea t!ans+e!sal al -lu0o. La densidad de la *e4cla otenida o! *edio de las ecuaciones de la soluci5n etanol7 a%ua /etanol a PJ>?2 con !esecto a la !eo!tada en la lite!atu!a ;$= %?c* J  otu+o un +alo! de di-e!encia del 9> deido a ue dic'a densidad es del etanol u!o$ o! lo cual ode*os conclui! ue la di-e!encia en el +alo! de la densidad es oca casi des!eciale. De la Fi%u!a 9. " la Fi%u!a .J se uede conclui! ue la +iscosidad au*enta a *edida ue au*enta la concent!aci5n$ esta eGlicaci5n se dee a ue ent!e *3s +iscoso sea el l(uido *3s lento es su -lu0o. De la Fi%u!a  ode*os +e! la tendencia de la +iscosidad a au*enta! a *edida ue au*enta la concent!aci5n de una *ane!a eGonencial. /La l(nea na!an0a co!!esonde a

ν

$ " la l(nea a4ul

co!!esonde a Q2. Los coe-iciente de co!!elaci5n de las dos %!a-icas son !3ctica*ente i%uales con una di-e!encia del 6$P> o! lo cual se od!(a ensa! ue los dos *todos e*leados son casi i%uales e!o al 'ace! la di-e!encia ent!e las +iscosidades in-e!idas se otiene ue los o!centa0es de e!!o! son *uc'o *3s altos !3ctica*ente ineGactos. CONCLUSIONES

7 7 7

Cuanto *3s +iscoso es un l(uido$ *3s lento es su -lu0o La +iscosidad de un l(uido suele dis*inui! con el au*ento en la te*e!atu!a La +iscosidad au*enta de *ane!a eGonencial a *edida ue au*enta la concent!aci5n

REFERENCIAS

6 9 J

'tt:??www.tlao!ato!ioui*ico.co*?9;;P?;9?+iscosidad.'t*l.UGi9N+l