Laboratorio n 2 Viscosidad

LABORATORIO N°2 VISCOSIDAD DE UN FLUIDO

ANA MARIA LOPEZ COD. 503999 EDGAR ORLANDO CÉSPEDES LOZANO COD. 503971 IVAN HERNANDEZ ARDILA COD. 504246 DIANA MILENA CASTRO TRIANA COD. XXX

Presentado a: Ingeniero: EDGAR OVANDO

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ING. CIVIL MECANICA DE FLUIDOS BOGOTÁ D.C 2015

INTRODUCCIÓN

En esta práctica se plantea el objetivo de determinar la viscosidad de cuatro fluidos en el laboratorio, mediante la fórmula de Stokes. Básicamente la fórmula de Stokes consiste en analizar la caída de una bola de acero, en un tiempo dado sobre el fluido a estudiar y mediante un cuidadoso análisis físicomecánico, se puede constatar el valor de la viscosidad. Para la realización del experimento, es indispensable conocer el tiempo de caída de la bola, para ello se tomó el tiempo con un cronómetro, esto podría ser una de las restricciones en que lo valores de la viscosidad puedan variar considerablemente. Es muy probable que la persona que toma el tiempo, tenga un cierto margen de error en su reacción al accionar el cronómetro cuando la bola alcanza la marca inferior, por lo que una vez obtenidos los primeros datos, se toman los promedios de las velocidades límites y se grafican de acuerdo a su viscosidad, densidad del fluido y diámetro de bola. Al hacer estos gráficos, se puede demostrar con mayor claridad y precisión lo que está ocurriendo y a la vez comparar el comportamiento de los fluidos en estudio

OBJETIVOS

General Determinar experimentalmente la viscosidad dinámica y cinemática de los fluidos Específicos: -

Relacionar algunas propiedades de los líquidos con la viscosidad

MARCO TEORICO

DEFINICION DE VISCOSIDAD: -

-

Es la propiedad de un líquido de oponerse al resbalamiento de sus capas, es la oposición a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presenta algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones, un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal Los fluidos de alta viscosidad presenta una cierta resistencia a fluir y los de baja viscosidad fluyen con mayor facilidad. La viscosidad es una propiedad inversa a la fluidez.

CONCEPTO Los fluidos reales se caracterizan por poseer una resistencia a fluir llamada viscosidad. Eso significa que en la práctica para mantener la velocidad en un líquido es necesario aplicar una fuerza o presión, y si dicha fuerza cesa el movimiento del fluido cesa eventualmente tras un tiempo finito. La viscosidad de un líquido crece al aumentar el número de moles y disminuye al crecer la temperatura. La viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión. Cuando un líquido o un gas fluyen se supone la existencia de una capa estacionaria, de líquido o gas, adherida sobre la superficie del material a través del cual se presenta el flujo. La segunda capa roza con la adherida superficialmente y ésta segunda con una tercera y así sucesivamente. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujo o sea el responsable de la viscosidad. La viscosidad de un fluido se determina por medio de un viscosímetro entre los cuales el más utilizado es el de Ostwald, este se utiliza para determinar viscosidad relativa.(1) Este procedimiento consiste en medir el tiempo que tarda en descender cada líquido una distancia por un tubo capilar pequeño de cristal a causa de una diferencia de presión desconocida. Análogamente a las densidades, se mide el tiempo para el agua, cuya viscosidad es conocida (varía según la temperatura medida), con lo que a partir de la viscosidad relativa se puede obtener la viscosidad de cada líquido

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La viscosidad depende de dos factores importantes: Las fuerzas de cohesión entre las moléculas La rapidez de transferencia de cantidad de movimiento molecular Por lo tanto es directamente dependiente de la densidad de la sustancia. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus

moléculas y, por tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud. Esto hace que disminuya la viscosidad.(2) Por lo que Cuanto mayores son las fuerzas intermoleculares de un líquido, sus moléculas tienen mayor dificultad de desplazarse entre sí, por lo tanto la sustancia es más viscosa. También los líquidos que están formados por moléculas largas y flexibles que pueden doblarse y enredarse entre sí, son más viscosos.

FACTORES QUE AFECTAN LA VISCOSIDAD LA TEMPERATURA: Con el aumento de la temperatura los líquidos disminuyen su viscosidad dinámica. Por su parte, los gases aumentan su viscosidad con el aumento de aquella. LA PRESION: No afecta la viscosidad dinámica de los fluidos, aunque cuando la presión adquiere valores muy altos, incide en ella, pero significativamente. La viscosidad cinemática de los gases si se ve afectada por la presión. FLUIDOS ESTATICOS: En fluidos en reposo, la viscosidad no se manifiesta debido a la ausencia de tenciones tangenciales o cortantes. En este caso los únicos esfuerzos que hay son los normales FLUIDOS EN MOVIMIENTO: En fluidos en movimiento, además de los esfuerzos normales, como consecuencia de la fricción interna, surgen esfuerzos tangenciales, por cuya causa la viscosidad se manifiesta.

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Viscosidad dinámica (μ): la viscosidad es una magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido (resistencia al esfuerzo cortante). Es medida por el tiempo en que tarda en fluir éste a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Las unidades con que se mide en el Sistema Internacional son N·s/m2.

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Viscosidad cinemática (ν): representa la característica propia del líquido desechando las fuerzas que generan su movimiento. Se obtiene mediante el cociente entre la viscosidad dinámica o absoluta (μ) y la densidad (ρ) de la

sustancia en cuestión:

ν=μ/ρ

(m2/s)

MATERIALES EMPLEADOS PARA LA PRÁCTICA:      

Viscosímetro de 4 tubos Cuatro fluidos diferentes Cronometro digital Cinta métrica Imán Termómetro Digital

PROCEDIMIENTO, DATOS Y RESULTADOS 4. Procedimiento. Para los diferentes líquidos tomar la distancia y el tiempo que gasta en recorrer la esfera desde el inicio hasta el final del líquido. Tomar la temperatura y realizar el procedimiento para diferentes líquidos (Glicerina, esencia de almendra, aceite mineral y agua) Comprobar que todos los tubos contenga tanto el fluido, como la esfera metálica en el fondo del mismo. Medirá la distancia entre los anillos marcados para establecer la longitud vs el tiempo de recorrido. Nivelar los tubos verticalmente con ayuda de los niveles de burbuja Desplace con ayuda del imán la esfera hasta el nivel superior dentro del tubo; en este punto retirará el imán y con ayuda de un cronometró determine el tiempo del recorrido de la esfera en pasar por el nivel inferior o final desde el nivel de caída en cada uno de los 4 tubos con los fluidos. (repita cuantas veces sea necesario y promedie los valores.) Calcule la viscosidad de cada uno de los fluidos

A continuación describiremos cada uno de los procedimientos que se emplearon para la obtención de la viscocidad, de la misma manera en cada descripción del procedimiento se encontrarán las tablas con los resultados obtenidos en el laboratorio y los cálculos realizados.

Fluido

Masa Esfera (gr)

W Esfera (N)

Temp (°C)

Distancia (m)

1

glicerina

690

6,76

19,8

0,345

2

Esencia de

690

21,3

0,26

6,76

Tiempo (s)

Velocidad (m/s)

V promedio

μ Práctica

μ Teórica

almendra 3

Aceite mineral

690

6,76

21,5

0,262

4

agua

2,9

0,028

20

0,345

6. Preguntas ¿En que afecta la Temperatura la viscosidad de un fluido? Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus moléculas y, por tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud. Esto hace que disminuya la viscosidad, la viscosidad de un líquido crece al aumentar el número de moles y disminuye al crecer la temperatura

¿Por qué razón (efecto físico) se observa la esfera metálica ovalada dentro del fluido? Consulte y enumere que viscosidad tienen sustancias de común uso en nuestros hogares (aceite de cocina, mermeladas, geles para cabello, shampoo, etc. Compare según tablas disponibles, la densidad descripta de los fluidos y establezca posibles sustancias. Tenga presente características físicas observadas: color.

CONCLUSIONES: 

Bibliografía 

Mecánica de Fluidos aplicada; Robert L. Mott; Edit. Prentice Hall.

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http://www.cmc.org.ve/tsweb/documentos/ApuntesFisII.pdf

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http://fisicoquimica230med.blogspot.com/2012/10/viscosidad_30.html

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http://repository.ucatolica.edu.co:8080/jspui/bitstream/10983/1593/1/MANUAL %20PRACTICO%20DE%20LABORATORIO%20MEC%C3%81NICA%20DE %20FLUIDOS%20E%20HIDR%C3%81ULICA.pdf

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http://es.slideshare.net/miradamatadora/viscosidad-32142118