330899253-Viscosidad-y-Densidad-de-Liquidos-Informe-Laboratorio-UNMSM.docx

Laboratorio de Fisicoquímica AI

Informe 4: Viscosidad y Densidad de Líquidos

Lunes 02:00-06:00pm FQAI Grupo A

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA AI PRÁCTICA N°3: PRESIÓN DE VAPOR Profesor: Nora Rojas Pérez Alumno: Carlos Alberto Aldahir Romaní Yerrén

Fecha de Realización de la Práctica:

03/05/16

Fecha de Entrega de informe:

10/05/16

Código: 13070021

LIMA, PERÚ 2016 – I I

Lunes 02:00pm -0600pm

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INDICE RESUMEN

3

INTRODUCCIÓN

4

PRINCIPIOS TEORICOS

5

DETALLES EXPERIMENTALES

6

TABULACION DE DATOS Y RESULTADOS EPERIMENTALES

7

EJEMPLOS DE CALCULOS

9

ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RSULTADOS

11

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

12

BIBLIOGRAFÌA

13

ANEXOS

14


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RESUMEN La práctica tiene como objetivo la determinación experimental de la viscosidad y la densidad de líquidos utilizando los métodos de Ostwald y del Picnómetro respectivamente, las condiciones en el laboratorio son de 756 mmHg, 23ºC y 98% de humedad relativa. Para la práctica se debe tener conocimientos sobre Viscosidad absoluta, viscosidad cinemática, densidad relativa, densidad absoluta. Se utilizaron el método de Ostwald para determinar la viscosidad y el método del picnómetro para determinar la densidad del líquido Se pudo obtener la densidad del 2-propanol los cuales son 0.793g/cm3 (20ºC), 0.785 g/cm3 (30ºC) 0.774 g/cm3 (40ºC) y la viscosidad del 2-propanol los cuales son 1.858cP (20ºC), 1.573cP (30ºC) , 1.307 cP (40ºC) En la práctica se pudo observar que los métodos utilizados son bastantes sencillos de realizar, sin embargo no nos permiten obtener resultados cercanos al valor esperado.


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INTRODUCCIÓN La viscosidad es una propiedad intensiva correspondiente a líquidos para que puedan escurrir por una superficie, de esta manera muchos instrumentos, equipos y máquinas a nivel industrial utilizan líquidos para su funcionamiento. Además, generalmente para saber por dónde podemos hacer mover un líquido y tener las facilidades para construir la tubería o camino, debemos conocer la viscosidad correcta. Existen muchos métodos como instrumentos de medición de la viscosidad (viscosímetros). Sin embargo existen 2 tipos de viscosidades, la relativa y la dinámica. Tomando en cuenta esto, se debe escoger el instrumento adecuado para la determinación de la viscosidad. La densidad también es una propiedad importante de tener en cuenta conocer la densidad de un líquido nos ayuda a saber si a partir de una muestra volumétrica cuando de masa tenemos o de manera viceversa. Los líquidos con densidades altas tendrán también viscosidades altas, dado que hay un mayor impedimento de paso del líquido con respecto al medio en el que transcurre. El uso de estas propiedades es básico para poder realizar calibraciones en instrumentos y materiales.


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PRICIPIOS TEÓRICOS Viscosímetro De Ostwald Es quizás el modelo que más se ha utilizado en la medida de viscosidades absolutas y relativas en líquidos puros y biológicos, en sus mezclas y, especialmente, en fluidos newtonianos. Se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se establece el desplazamiento. La simplificación del tratamiento numérico facilita la expresión que se aplica en la medida experimental. ℎ =

’ . 

En donde hr representa la viscosidad relativa del líquido problema, respecto al agua u otro líquido, t’ y t los tiempos de flujo del estanda r y del líquido, respectivamente, y r la densidad.

Densidad

Densidad absoluta: Conocida también como solo densidad. Es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Esta es una magnitud intensiva, expresada en Kg/m3.

Densidad relativa: Esta densidad expresa la relación que existe entre la densidad de una sustancia y otra sustancia referencial. Para los líquidos y sólidos, la densidad referencial utilizada es la del agua líquida a 1 atm y 4°C. a estas condiciones, la densidad del agua destilada es 1000 Kg/m3. Para los gases se utiliza como referencia la densidad del aire a 1 atm y 0°C.

Densidad aparente: Es la magnitud de los materiales que poseen una constitución heterogénea. Entre ellos los materiales porosos, los materiales mezclados con aire. Esta es un propiedad intrínseca del material, y depende de su composición

Instrumentos para medición de la densidad: •El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido •El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases

picnómetro de gas. •La balanza hidrostática, que permite calcular den sidades de sólidos. •La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la

densidad de líquidos.


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DETALLES EXPERIMENTALES MATERIALES - Para la experiencia de laboratorio se usó un Viscosímetro de Ostwald, 2 recipientes para baño de temperatura, una pipeta de 10mL , propipeta, termómetro, vasos de 250mL y 400mL, un picnómetro y una cocinilla eléctrica.

REACTIVOS -

Se utilizó el agua destilada y el 2-propanol.

PROCEDIMIENTO EXPERIEMENTAL 1. Medición de la Viscosidad de Líquidos con el Viscosímetro Ostwald -

Antes de empezar la experiencia se lavó y secó en la estufa el viscosimetro. Luego de ello se agrego agua estilada con la pipeta hasta 2/3 del total del bulbo del viscosimetro y este se colocó en un baño de temperatura de 20ºC. Con lo propipeta se elevó el liquio del bulbo y se dejo caer para medir el tiempo que se demora en pasar las marcas a y b del viscosímetro. La misma experiencia se repitió para baños de temperatura a 30ºC y 40ºC y con el 2-propanol a 20ºC, 30ºC y 40ºC.

2. Determinación de la desidad e la Solucion mediante el método del Picnómetro - Antes de empezar la experiencia se lavó y secó en estufa el picnómetro. Luego de ello se lleno por completo el picnómetro con agua destilada y se llevo a un baño de temperatura de 20ºC, se dejó por 5 min en el baño , se secó por fuera y se procedió a pesar. De la misma forma se realiza en un baño de temperatura a 30ºC y 40ºC y con el 2-propanol a 20ºC, 30ºC y 40ºC.


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TABLA DE DATOS Y RESUTADOS EXPERIMENTALES Tabla N°1: Condiciones de Laboratorio Temperatura (°C) 23

Presión (mmHg) 756

Humedad Relativa (%) 98

Tabla N°2: Viscosidad de Líquidos – Tiempos con viscosímetro T(°C)

t1 (s) (propanol)

t2(s) (agua)

20

7.37’

5.00

7.38

5.02

Promedio = 7.375

Promedio = 5.01

6.40

4.13

6.32

4.05

Promedio = 6.36

Promedio = 4.09

5.21

3.45

5.33

3.30

Promedio =5.27

Promedio = 3.375

30

40

Tabla Nº3: Densidad de Líquidos – Peso con picnómetro T(°C)

W1 (g)(propanol)

W2 (g)(agua)

20

20.4252

22.5134

30

20.3488

22.4951

40

20.2474

22.4745


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Tabla Nº4: Tabla de Resultados

T(ºC) 20

Densidad del 2 propanol( g/cm3) 0.793

30

0.785

40

0.774

Viscosidad del 2 propanol (cP) 1.858 1.573 1.307

Tabla Nº5: Porcentaje de Error

Viscosidad del propanol experimental(cP) 1.858

Viscosidad del propanol teórico (Cp) 2.35

1.573

1.77

11.13

1.307

No encontrada

-


Error (%) 20.93

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EJEMPLOS DE CÁLCULOS 1. DENSIDAD DE LIQUIDOS

Para hallar la densidad se utilizó el método del picnómetro, aplicamos la siguiente formula

 =   2 = CASO 1



 2

 2

T°C = 20°C

Masa del propanol = (masa del picnómetro + propanol ) – masa del picnómetro Masa del propanol = 20.4252g – 12.3034 = 8,1218g



Masa del agua = (masa del picnómetro + agua ) – masa del picnómetro Masa del agua = 22.5134g – 12.3034g = 10,2100g



20º = 0.998g/cm3 2

Usando la formula anterior:

5º 

=

. 

5º   =

0.998 3 10.2100

8.1218 

5º  = 0.793/3

2. VISCOSIDAD DE LIQUIDOS

Para poder hallar la viscosidad del propanol utilizamos como referencia a la viscosidad del agua.

ɳ  ɳ 


=

   

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ɳ 1= viscosidad del propanol ɳ 2= viscosidad del agua t1=tiempo que demora el propanol t2=tiempo que demora el agua

CASO 1

-

T°C = 20°C y Usando los datos obtenidos de la densidad experimental para el propanol a 25°C

ɳ 1=

   ɳ 


 

0.998 ∗ 3 =

.  ∗ .

.  ∗ .  

= . 

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS En el presente informe se obtuvo un error porcentual 20.93% y 11.13% con respecto al valor teórico, estos valores tan altos de error se pueden explicar de la siguiente manera: 

Debido a que el líquido fluía muy rápido por el viscosímetro era difícil el poder tomar el tiempo cuando el viscosímetro pasaba por la marca “a”.



Otro factor es que por mover el picnómetro hacia la balanza, se pudo haber caído algo de agua por el capilar. Es decir, el capilar luego de varias pesadas pudo no estar lleno.


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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES -

Luego de analizar cada uno de los casos a diferentes temperaturas podemos concluir que con respecto al propanol, este disminuye cuando la temperatura va aumentando, y con respecto a la viscosidad podemos decir que esta disminuye cuando la temperatura aumenta.

-

El método utilizado nos brinda valores bastante alejados del valor teórico, por lo que es un método que nos permite hacer conclusiones cualitativas mas no es un método para obtener mediciones cerca al valor esperado.

-

Es recomendable, realizar la práctica relativamente cerca de la balanza para evitar las caídas de líquidos. Ya que a mayor distancia exista entre la mesa de trabajo y la balanza, mayor es el riesgo de pérdidas de líquidos.


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BIBLIOGRAFIA -

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Página oficiala VAXA SOFTWARE-Software especializados para fines académicos http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf Página oficiala VAXA SOFTWARE-Software especializados para fines académicos http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf Instituto Internacional para la Conservación-Documentos y tablas http://geiic.com/files/fichas%20productos/Polaridad_viscosidad_ebullicion_disolventes.pdf Revista Latinoamericana de Educación en Física http://www.lajpe.org/jan10/36_Mendez_Sanchez.pdf


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ANEXOS CUESTIONARIO

Cuestionario. 1. ¿Por qué es necesario conocer la viscosidad de una sustancia? Ejemplos La viscosidad es una medida de que tan difícil puede fluir un líquido sobre una superficie. Por ejemplo en la industria, la maquinaria debe tener una lubricación correcta, si es muy baja la maquinaria tiene un desgaste mucho mayor, si es muy alta la energía que consume es muy alta, por ello se utiliza un aceite con una viscosidad correcta que no tenga mucho desgaste ni tampoco permita que se consuma mucha energía. También la viscosidad influye en la medida sanguínea o instrumentos que se utilicen para la transmisión de sangre, dado que la sangre tiene una viscosidad determinada para saber cómo debe ser la superficie por donde va transitar.

2.

Explique algunos métodos experimentales para estimar la viscosidad de una sustancia

MÉ TODO DE STOK E S Este es el método más tradicional y se lo conoce también con el nombre del método de la esfera descendente. Se emplea para cualquier líquido en general. Mide en forma directa la viscosidad dinámica. Consiste en estudiar el movimiento de una esfera que cae en un medio viscoso. Cuando un cuerpo se mueve a velocidad relativamente baja a través de un fluido tal como un gas o un líquido, la fuerza de fricción puede obtenerse aproximadamente suponiendo que es proporcional a la velocidad, y opuesta a ella. Por consiguiente escribimos Ff = fricción del fluido = - Kη v El coeficiente de fricción K, depende de la forma del cuerpo. Por ejemplo, en el caso de una esfera de radio R, un cálculo laborioso indica que K = 6 π R

Relación conocida como la ley de Stokes.


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El coeficiente η, como ya se mencionara, es la viscosidad dinámica. Depende de la

fricción interna del fluido (la fuerza de fricción entre las diferentes capas del fluido que se mueven a diferentes velocidades).

3. Adjunte y comente brevemente una publicación científica indexada de los últimos 5 años en referencia al estudio realizado. El articulo mencionado habla sobre los líquidos newtonianos y no newtonianos. Menciona que siempre se estudia a los líquidos newtoniaos, sin embargo, los líquidos no newtonianos empezan a tener demando por lo que es de vital importancia el reconocer si un liquido es newtoniano o no. El objetivo de este trabajo es dar una herramienta didáctica para diferenciar entre fluidos newtonianos y no newtonianos a partir de las curvas de flujo. Además, se presentan detalles para la construcción de un viscosímetro de cilindros concéntricos (de Couette) de bajo costo, el cual puede ser fabricado por los mismos estudiantes.


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