VISCOSIDAD

LABORATORIO #5

PROPIEDADES DE LÍQUIDOS: VISCOSIDAD

OBJETIVOS

1.   Determinar la viscosidad de diversos líquidos utilizando el viscosímetro de Ostwald.
2.  Relacionar algunas propiedades de los líquidos con la viscosidad.

RESUMEN

En esta experiencia logramos determinar la viscosidad de algunos líquidos a diferentes temperaturas, empleando el viscosímetro de Ostwald, a partir del cual se calcularon viscosidades para el agua de 0.8448 cp, 0.7581cp y 0.6958 cp a 27ºC, 35ºC y 45ºC respectivamente; igual para la acetona se obtuvo  0.3504 cp, 0.3220 y 0.2767 cp; para el etanol 1,1820 cp, 0.9603 cp y 0,7992 cp para ambos a 27ºC, 35ºC y a 45ºC.  Pudimos comprobar la influencia de la temperatura en la viscosidad ya que a mayor temperatura mayor rapidez de movimiento de las moléculas y mayor es la viscosidad. Por lo que el agua tiene menor viscosidad ya que es menos densa.

MARCO TEÓRICO

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

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.

MATERIALES

Vaso químico	Termómetro
Tubo de ensayo Probeta	Viscosímetro de Ostwald
Balanza analítica	Plancha

REACTIVOS

Sustancia	Toxicidad	Manejo	En caso de accidente
Acetona	Inhalación: irritación de ojos nariz y tráquea. En   concentraciones altas puede afectar al sistema   nervioso central, presentándose dolor de cabeza y cansancio. Contacto con ojos: irrita, lagrimeo y fluido nasal; daño a la córnea. Contacto con la piel: resequedad, agrietami-ento y dermatitis. Ingestión: Causa irrita-ción gástrica, dolor y vómito.	Utilizar bata, lentes de seguridad, guantes de hule natural o neopreno, en una zona bien ventilada, de preferencia en una cámara. Evitar el contacto prolongado de la piel. No debe utilizarse lentes de contacto cuando se maneje este producto.  Al trasvasar pequeñas cantidades con pipeta, siempre  utilizar propi-petas, nunca aspirar con la boca.	Inhalación: transportar al intoxicado a una zona bien ventilada. Si no respira, dar respiración artificial. Mantenerlo caliente y en reposo. Si es necesario, administrar oxígeno. Ojos: Lávelos con agua o disolución salina. Piel: Lavar el área con agua y jabón. Elimine la ropa contaminada. Ingestión: Lavar la boca con agua. Tomando agua. No inducir el vómito. Transportar al Hospital tan pronto como sea posible.
Alcohol	Tos, fatiga. Somnolen-cia. Piel seca enrojeci-miento. Dolor, sensa-ción de quemazón. Dolor de cabeza, confu-sión vértigo, pérdida del conocimiento.	No comer, ni beber, ni fumar durante el trabajo. Usar Gafas ajustadas de seguridad. Guantes de protección. Ventilación, extracción localizada o protección respiratoria.	Aire limpio, reposo. Quitar las ropas contaminadas. Lavar con agua y jabón. Asistencia médica. Enjuagar la boca.

PROCEDIMIENTO

RESULTADOS

Constante del viscosímetro	Compuesto	Temperatura	Tiempo	Densidad	Viscosidad (cP)
0.01098 Pa.s	Agua	27° C	77,8 s	0,9889 g/ml	0,8448 cP
		35° C	71,4 s	0,96696 g/ml	0,7581 cP
		45° C	65,7 s	0,96449 g/ml	0,6958 cP
0,01128 Pa.s	Acetona	27° C	33,6 s	0,7113  g/ml	0.3504 cP
		35° C	30,7 s	0, 6421 g/ml	0,3220 cP
		45° C	25,5 s	0,6095 g/ml	0,2767 cP
0,0108 Pa.s	Etanol	27° C	98,0 s	0,8592 g/ml	1,1820 cP
		35° C	71,6 s	0,8574 g/ml	0,9603 cP
		45° C	55,1 s	0,8511 g/ml	0,7992 cP

Valores teóricos de la viscosidad para la acetona a diferentes temperaturas

SUSTANCIA	VISCOSIDAD (27°C)	VISCOSIDAD (35°C)	VISCOSIDAD (45°C)
ACETONA (Pa.s)	0.0033	0.0031	0.0027
cP (centipoise)	0.3300	0.3100	0.2700

Valor teórico de viscosidad del etanol a diversas temperaturas

SUSTANCIA	a 27° C	a 35° C	a 45° C
cP (Centipoise)	1,0621	0,9185	0,768

Valor teórico de viscosidad del agua a diversas temperaturas

SUSTANCIA	a 27° C	a 35° C	a 45° C
cP (Centipoise)	0,8593	0,7340	0.6364

   

Compuesto	Temperatura	Viscosidad (cP) Teórica	Viscosidad (cP) Practica	% de Error
Agua	27° C	Cp	0,8448 cP	1.69%
	35° C	0,7340 cP	0,7581 cP	3.28%
	45° C	0.6364 cP	0,6958 cP	9.33%
Acetona	27° C	0.3300 cP	0.3504 cP	6,18 %
	35° C	0.3100 cP	0,3220 cP	3,87 %
	45° C	0.2700 cP	0,2767 cP	2,48 %
Etanol	27° C	cP	1,1820 cP	11,3 %
	35° C	cP	0,9603 cP	4,55%
	45° C	cP	0,7992 cP	4,06%

GRAFICA DE VISCOSIDAD VS TEMPERATURA

Gráfica de viscosidad vs temperatura, nos muestra como la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura es decir que es inversamente proporcional a ella, volviendo al líquido más fluido a temperaturas altas.

DISCUSIÓN

En esta experiencia realizamos mediciones de tiempo en un viscosímetro de Ostwald  que 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 es decir que calculamos la viscosidad midiendo su densidad y la razón de tiempos que tarda en fluir de la marca A hasta la marca B del viscosímetro y todas esas mediciones con respecto al agua. Para entender cómo se obtuvo la viscosidad hay que saber que esta es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, como los líquidos poseen propiedades características, permite que en su estado haya deformación de su estructura por el movimiento libre de las moléculas en el que las mantienen unidas pero que a la vez le permiten un movimiento dado, la resistencia a este movimiento libre de sus moléculas (fricción)  es la viscosidad de cada fluido.

En la experiencia se midió la viscosidad para el Agua (como referencia), la acetona y el etanol, a medida que se realizaba la experiencia de cada uno a diversas temperaturas notábamos como el tiempo que tardaba el líquido en fluir disminuía, luego se procedió a calcular la viscosidad de cada medición (se realizaron 3 mediciones en cada tiempo y se obtuvo un promedio de tiempos), obteniéndose para el agua viscosidades de 0,8448 cP, 0,7581 cP y 0,6958 cP  a 27°C, 35°C y 45°C respectivamente, cabe resaltar que la medición de viscosidad del agua se obtuvo a partir de  que nos indica la relación directa de la densidad respecto al tiempo de fluidez y la constante de viscosidad del aparato utilizado, esta medición se hizo para luego tomarla como referencia para las demás mediciones. En la Acetona (nuestro grupo) se obtuvieron  resultados de 0.3504cP, 0,3220 cP y 0,2767 cP, a 27°C, 35°C y 45°C respectivamente y en el etanol 1,1820 cP, 0,9603 cP y 0,7992 cP.  En los tres tipos de mediciones el tiempo obtenido aumento y la viscosidad disminuyo a medida que se aumentaba la temperatura, esto se puede observar fácilmente en la gráfica de viscosidad vs temperatura y se debe principalmente a que a temperatura ambiente cada liquido posee un movimiento natural de sus moléculas, choques entre ellas y una energía cinética o de movimiento determinada, a medida que se aumenta la temperatura esta energía cinética aumentan aumentando con ella el movimiento y los choques entre las moléculas del líquido y haciendo que este se desplace más rápido, s disminuye su fricción y por ende la viscosidad que es la oposición al movimiento disminuye. De forma que podemos afirmar que la viscosidad de un líquido es inversamente proporcional a la temperatura del mismo líquido.

Por último se buscó la viscosidad teórica para estas mediciones a diferentes temperaturas, sin embargo para algunos se tuvo que interpolar para obtener el valor teórico a las temperaturas que utilizamos y con esto se calculó el porcentaje de error, obteniéndose en todas las mediciones un porcentaje menor al 15% , lo que nos indica que las mediciones se realizaron de forma correcta y el error se debió principalmente a la regulación de la temperatura, pues se debía hacer en un baño térmico y en la experiencia se trasvaso de un vaso químico al aparato lo cual pudo inferir en nuestros resultados.

CONCLUSIONES

• Nuestro primer objetivo era determinar la viscosidad de diversos líquidos utilizando el viscosímetro de Oswald, en el cual determinamos el tiempo que tardaba en fluir un líquido desde una marca A hasta una marca B del viscosímetro, a través de esto  se realizó la medición de la viscosidad obteniéndose las siguientes mediciones:

Compuesto	Temperatura	Viscosidad (cP)
Agua	27° C	0,8448 cP
	35° C	0,7581 cP
	45° C	0,6958 cP
Acetona	27° C	0.3504 cP
	35° C	0,3220 cP
	45° C	0,2767 cP
Etanol	27° C	1,1820 cP
	35° C	0,9603 cP
	45° C	0,7992 cP

  

•  
• El segundo objetivo era relacionar algunas propiedades de líquidos con la viscosidad en donde la propiedad que relacionamos fue el movimiento de las moléculas de un líquido en relación a su temperatura como vemos en esta gráfica. En la cual se aprecia que a medida que aumenta la temperatura la viscosidad de cada liquido disminuye, por la mayor interacción y movimiento cinético de las moléculas del líquido al aumentar la temperatura, lo que hace que fluya o se mueva más rápido y posea menos fricción, por ende disminuye su viscosidad. 

De forma que podemos concluir que la viscosidad de un líquido es inversamente proporcional a su temperatura.

BIBLIOGRAFÍA

1. Liquido. (s.f).Wikipedia. Recuperado el 25 de septiembre de 2012, de http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido
2. Propiedades de los líquidos. Química general. .Recuperado el 25 de septiembre de 2012, de http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/54-propiedades-de-los-liquidos
3. Gálvez .M., F. (s.f).Física experimental .Universidad politécnica de valencia. Recuperado el 28 de septiembre de 2012 , de http://books.google.com.pa/books?id=f2FmJn4iV2gC&pg=PA164&lpg=PA164&dq=coeficiente+de+viscosidad+de+acetona&source=bl&ots=XD6OvzEu5J&sig=89If0VOIZKOPlJMnuBZm309dyQ&hl=es&sa=X&ei=LaZpUMGGE4Ww0QGP3YH4DA&ved=0CC0Q6AEwAA#v=onepage&q=coeficiente%20de%20viscosidad%20de%20acetona&f=false