OBJETIVOS

DATOS Y OBSERVACIONES

Para medir las viscosidades de los líquidos problema se utilizó el viscosímetro de Ostwald. Para comenzar, con cada líquido a estudiar se tenía que “purgar” el viscosímetro. Para “purgarlo” se introducía una cantidad del líquido a estudiar y se empapaba completamente el viscosímetro hasta que quedara “limpio” de alguna sustancia extraña para luego desechar el producto utilizado.

Se llenó el viscosímetro con el líquido problema de tal manera que el nivel del líquido en el bulbo que no está marcado quedara hasta la mitad y en el bulbo que tenía las marcas el nivel del líquido quedara por encima de la marca superior (a). Este llenado se hace con la ayuda de una perilla de succión colocándola en el extremo superior de la rama donde están las marcas (a) y (b) del viscosímetro. Se quita la perilla de succión para que el líquido problema comience su descenso y cuando pasa por la marca (a) se activa el cronómetro y cuando pasa por la marca (b) se detiene midiendo el tiempo que se demoró para ir de la marca (a) hasta la marca (b). Para cada líquido se hicieron cuatro lecturas. Terminados los cronometrajes procedimos a pesar el picnómetro vacío y luego con cada uno de los líquidos empleados. Los tiempos promedios obtenidos y los pesos de cada líquido para el volumen contenido en el picnómetro fueron los siguientes: El picnómetro vacío pesa 23.7527gr. y la temperatura de referencia fue de 22ºC. Los pesos consignados fueron medidos en gramos.

CALCULOS Y RESULTADOS

Con los datos obtenidos, llenar una tabla en la que aparezcan la densidad, el tiempo promedio de Ostwald y la viscosidad (Ostwald) en cP para cada uno de los líquidos trabajados durante la práctica de laboratorio.

Como ya se dijo, la temperatura de referencia durante la práctica fue de 22°C. A esta temperatura, la densidad del agua es 0.9982 grs./ml. y su viscosidad es de 0.9548 cP. Estos datos nos sirven para calcular los valores del volumen del picnómetro y las viscosidades de los demás líquidos utilizados durante la práctica; la fórmula para hallar las viscosidades es la siguiente:

A partir del volumen del picnómetro que vamos a hallar con la densidad del agua y su masa, procederemos a calcular la densidad de cada uno de los líquidos y su viscosidad respectiva.

AGUA:

XILENO:

ETILENGLICOL:

BUTANOL:

ISOPROPANOL:

ANÁLISIS DE CÁLCULOS Y RESULTADOS

En éste laboratorio se midieron las densidades y la viscosidades de los diferentes líquidos trabajados durante la práctica en el laboratorio. Para poder determinar estos valores utilizamos como líquido de referencia el agua, de la cual encontramos en tablas los valores de su viscosidad y de su densidad a una temperatura de 22°C que era la temperatura de referencia. A partir de estos datos del agua pudimos calcular el volumen del picnómetro, con éste volumen hallamos la densidad de cada uno de los líquidos, pues ya conocíamos sus masas y con su densidad hallamos la viscosidad, utilizando como referencia el agua.

Aunque para encontrar la viscosidad absoluta uno de los factores es la densidad del fluido, los resultados obtenidos, comprobaron la afirmación de que no existe una relación de dependencia entre la viscosidad y la densidad o el volumen específico del fluido.

Como trabajamos a una temperatura constante, no pudimos observar el efecto de este parámetro sobre la viscosidad del fluido, además, observamos que no se incluye su efecto en la definición de viscosidad absoluta.

Los tiempos de flujo medido, nos dieron desde el principio una idea de cual sería el líquido más viscoso, y cual el más fluído. Después de la realización de los cálculos, pudimos comprobar que la viscosidad es directamente proporcional a este tiempo.

SOLUCIÓN AL CUESTIONARIO

Los líquidos que tienen moléculas grandes y de formas irregulares son generalmente más viscosos que los que tienen moléculas pequeñas y simétricas.

La viscosidad depende de las fuerzas de cohesión y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre moléculas. Al incrementarse la temperatura a un líquido, la cohesión disminuye y por lo tanto, también lo hace la viscosidad.

En los fluidos Newtonianos hay una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante ( constante).

En los fluidos no Newtonianos no existe relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación angular.

Los gases y los líquidos ligeros se aproximan a los fluidos Newtonianos, mientras que los líquidos pesados y los gases en cercanías de sus puntos críticos son no Newtonianos.

Los fluídos newtonianos son aquellos que fluyen como divididos en capas paralelas entre sí, que corren independientemente una de la otra pero que ejercen entre ellas una fricción o resistencia al movimiento, Estos obedecen la ley de Newton de la viscosidad.

En los fluidos newtonianos existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante. De esto podemos deducir que si consideramos un fluído determinado para el cual tomamos datos del tiempo de deformación bajo diferentes esfuerzos aplicados, deducimos las velocidades de deformación resultante y hacemos la gráfica que determinan dichos puntos, obtendremos una línea recta.

En los fluidos no newtonianos en cambio, esa relación no es lineal. Estos no cumplen la ley de Newton; su viscosidad se ve afectada por deformación del fluído cuando este es batido, vertido o esparcido.

Algunos otros fluidos se comportan de una manera conocida como plástica, no empiezan a fluir hasta que se haya aplicado un cierto esfuerzo (esfuerzo de cedencia). También existen las sustancias tixotrópicas cuya viscosidad depende de la deformación angular inmediatamente anterior de la sustancia y tiende a solidificarse cuando se encuentra en reposo.

La viscosidad para los líquidos decrece al aumentar la temperatura. Una ecuación que representa bastante bien los datos es:

 = Ae(E / (RT))

E se denomina energía de activación para el flujo.

A es la constante de activación

 es viscosidad

Para coloides semisólidos se usa a menudo una forma de aparato que fuerza al material a atravesar un orificio o tubo capilar mediante una presión hidrostática conocida. Para fluidos no newtonianos se encontraron algunas formulas que nos relacionan la viscosidad

Plásticos de Bingham: Después de superar el esfuerzo de cedencia, el comportamiento es newtoniano.

(t-tc)=-ðdu/dy

tc: Viscosidad o rigidez plástica t>tc

Pseudoplásticos: La viscosidad aparente (ða=t/du/dy,) disminuye al aumentar la tasa de corte o deformación y se muestra mediante la formula

t=K(du/dy)n

K: Coeficiente de consistencia.

n: Indice de la ley de potencia o de comportamiento del fluído n<1

Plásticos delatantes: La viscosidad aparente aumenta con la tasa de corte, se halla con la formula

t=K(du/dy)n

K: Coeficiente de consistencia.

n: Indice de la ley de potencia o de comportamiento del fluído n>1

CONCLUSIONES

F =  ((Av) / L)

Donde F es la fuerza ejercida sobre una superficie de área A, en movimiento por encima de un estrato líquido de espesor constante L, a la velocidad v, con relación a la pared fija del recipiente. Dicha fuerza se opone al movimiento de la superficie considerada, a la cual es preciso aplicar una fuerza igual y contraria, F, a fin de que la superficie continúe moviéndose con velocidad v constante.

BIBLIOGRAFÍA

• DILLARD, Clyde R. Química: reacciones, Estructuras, Propiedades. Santafé de Bogotá: Editorial Fondo Educativo Interamericano S.A., 1977. Pág. 414-416.

• CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica, segunda edición en español. Colombia: EditoralAddison-Wesley Iberoamericana, 1987. Pág. 95, 800-801.

• BARROW, Gordon. Química Física, segunda edición. España: Editorial Reverté, 1968.

• HOUGEN, WATSON y RAGATZ. Principios de los Procesos Químicos. España: Editorial Reverté, 1972.