Práctica 3

 

 

 

Objetivo: Analizar la densidad y la viscosidad del aceite para comprender las variables intensivas y extensivas. Introducción: Las variables clasificar en extensivas intensivas. Lassistema variables extensivas setermodinámicas caracterizan porse supueden aditividad, en el sentido de queesu valor en el es la suma de sus valores en cualquier conjunto de subsistemas en que el sistema se divida. Son pues variables globales. El volumen y la cantidad de materia son ejemplos de variables extensivas Las variables intensivas son variables locales, que se caracterizan por estar definidas en cada pequeña región del sistema. En un sistema en equilibrio, las variables var iables intensivas tienen el mismo valor en todo el espacio de una misma fase. La temperatura y la presión son ejemplos de variables intensivas. Las variables intensivas, como la temperatura, T o la presión P, que caracterizan el equilibrio termodinámico, tienen el mismo valor en todo el sistema, con independencia independencia del número de fases que existan en el mismo. La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva. Viscosidad, propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente r ecipiente (viscosímetro) (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad. v iscosidad. Equipo - Viscosímetro - Termómetro de Hg. - Termómetro de cocinero - Resistencia eléctrica - Cronometro - Matraz graduado - Aceite comestible (puede ser de uso automotriz) - Vaso de precipitados

 

Desarrollo 1.  Con ayuda del vaso de precipitados agregue agua al viscosímetro (aproximadamente hasta el cambio de diámetros en los vasos de aluminio). 2.  Agregue el aceite al vaso de aluminio (debe usarse aquel en donde se tiene el barreno más grande en el fondo del mismo). m ismo). 3.  Con ayuda del termómetro mida la temperatura del aceite. 4.  Quite con mucho cuidado el tapón de corcho y viértalo en el matraz hasta que escurra una cantidad de 60 ml (por norma) y con ayuda del cronometro tome el tiempo que tarda este proceso. 5.  Coloque el corcho y vierta nuevamente el aceite al vaso de aluminio 6.  Conecte la resistencia eléctrica y caliente el agua hasta que ésta y el aceite alcancen una temperatura de 50°C. 7.  Repita los pasos 4 y 5. 8.  Nuevamente conecte la resistencia eléctrica y caliente el agua hasta que ésta y el aceite alcancen una temperatura de 70°C 9.  Repita los pasos 4 y 5. Resultados Primera medición Temperatura del aceite 21o C

Temperatura del agua 20.4o C

Tiempo

Temperatura del agua 50o C

Tiempo

Temperatura del agua 70o C

Tiempo

57 s

Segunda medición Temperatura del aceite 60o C

23 s

Tercera medición Temperatura del aceite 72o C

18 s

 

Cuestionario 1.  Describa con sus propias palabras lo observado durante la práctica. Se observó que la viscosidad del aceite cambia cuando se incrementa la temperatura del agua y el aceite por ello fluye en el matraz en menos tiempo. 2.  ¿Todos los líquidos mostrarán el mismo comportamiento? Si ya que la viscosidad y su variación es una característica que tienen todos los lo s fluidos. 3.  ¿Qué se entiende por variable intensiva y por variable v ariable extensiva? Una variable intensiva es aquella cuyo valor no depende del tamaño ni la cantidad de materia del sistema. Una variable extensiva es una magnitud cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. 4.  ¿Qué método usaría para medir la densidad de un sólido irregular pequeño, por ejemplo, una piedra? Aplicar el principio de arquimides: “Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, experimenta un empuje vertical y hacia arriba ar riba igual al peso de la masa del volumen del fluido que desaloja”.  5.  ¿Qué relaciones existen entre las viscosidades absoluta y relativa y cuáles son las unidades en el sistema métrico en que se reporta cada una de ellas? La viscosidad absoluta es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que estos ofrecen al movimiento de sus partículas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante. Algunas unidades a través de las cuales se expresa esta propiedad son el Poise (P), el Pascal-Segun P ascal-Segundo do (Pa-s) y el centiPoise (cP), siendo las relaciones entre ellas las siguientes: 1 Pa-s = 10 P = 1000 cP. La L a Viscosidad Absoluta suele denotarse a través de la letra griega μ.  La Viscosidad Cinemática es la relación entre la viscosidad v iscosidad absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele denotarse como υ, por lo cual υ = μ/ρ. Algunas de las unidades para

expresarla son el m2/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias las siguientes: 1 m2/s = 10000 St = 1x106 cSt. 6.  ¿Qué son grados API yAPI para utilizapesa principalmente? La medida de Grados es que una sustancias medida dese cuanto un producto de petróleo en relación al agua. Si el producto de petróleo es más liviano que el agua y flota sobre el agua, su grado API es mayor de 10. Los productos de petróleo que tienen un grado API menor que 10 son más pesados que el agua y se asientan en el fondo. 7.  Defina los conceptos de peso especifico, gravedad especifica y densidad. Se llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen. La gravedad especifica es la densidad de un objeto dividido entre la densidad del agua. la densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. 8.  Describa los aparatos más utilizados para medir la viscosidad de un líquido. VISCOSÍMETRO DE BROOKFIELD

 

Instrumentos de medición y control de viscosidad. Miden la viscosidad captando el par de torsión necesario para hacer girar a velocidad constante un husillo inmerso en la muestra de fluido. El par de torsión es proporcional a la resistencia viscosa sobre el e l eje sumergido, y, en consecuencia, a la viscosidad del fluido. VISCOSÍMETRO SAYBOLT Sirven para comparar las viscosidades de diferentes fluidos. SCHEITLER El sistema es muy elástico en lo referente a la viscosidad, como ejemplo se puede medir en un caso mínimo el azúcar contenido en algunas gotas de una fr fruta. uta. VISCOSÍMETRO DE ROTACIÓN Los viscosímetros de rotación emplean la idea de que la fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido puede indicar la viscosidad del fluido. VISCOSÍMETRO DE TUBO CAPILAR Consiste en 2 recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño conocido como tubo capilar. Conforme al fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante. El sistema pierde energía, ocasionando una caída de presión. 9.  Explique el funcionamiento del viscosímetro Saybolt Universal. La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una indicación de su viscosidad. Éste es el principio sobre el cual está basado el viscosímetro de Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que se muestra en la figura.

Después de que se establece el flujo, se mide el tiempo requerido para colectar 60 mL del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad del fluido en Segundos Universales Saybolt (SSU o. en ocasiones, SUS). Puesto que la medición no está basada en la definición fundamental de viscosidad, los resultados son solamente relativos. Sin embargo, sirven para comparar las viscosidades de diferentes fluidos.

 

10.  ¿Qué masa tiene una sustancia que tiene una densidad de 53.2 kg/m 3 si ocupa un volumen de 35 m3? m= 53.2 kg/m3 x 35 m3 = 1862 Kg. Conclusiones Fue interesante ver actuar el aceite a diferentes temperaturas y como fue variando el tiempo en el que se llenaba 60 ml en el matraz tanto como el funcionamiento del viscosímetro agregando que era uno casero fabricado en la Fes y quede sorprendido. Se entendió la diferencia entre variable intensiva y extensiva, así como el principio de funcionamiento del viscosímetro. También También la norma de los 60 ml y el uso del corcho donde tiene que ser específicamente así de otra forma no se puede llevar a cabo la medición de forma correcta. El cuestionario complementa los conocimientos conocimientos aprendidos en la práctica y los amplia con investigar los otros tipos de viscosímetros y sus funciones específicas, así como la relación de diferentes conceptos de densidad y viscosidad.

Bibliografía y webgrafía 1.  Termodinámica Kenneth Wark Ed. Mc Graw Hill. Sexta Edición 2.  Notas del curso termodinámica para ingeniería Oscar A. Jaramillo Salgado UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Centro de Investigación en Energía Mayo 3, 2008 3.  Introducción a la termodinámica con aplicaciones de ingeniería Jorge A Rodríguez. Universidad Tecnológica Nacional. México. 1990 4.  https://www.widman.biz https://www.widman.biz/Seleccion/ /Seleccion/grados_api.html grados_api.html 5.  www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo1p/variables.html   6.  http://html.rinconde http://html.rincondelvago.com/visc lvago.com/viscosimetro-saybolt.html osimetro-saybolt.html