ndice.

Pg.Resumen.2Principios tericos.3Procedimiento experimental.8Tabulacin de datos y resultados ..9Clculos10Discusin de resultados ..13Conclusiones14Recomendaciones15Apndice16Bibliografa..22

RESUMEN

En esta prctica se abarc el tema de la viscosidad y densidad de los lquidos .La viscosidad se define como la medida de la resistencia de un lquido a fluir y la densidad como la masa por unidad de volumen de una sustancia .El objetivo de esta prctica es determinar la viscosidad y densidad utilizando el viscosmetro de stormer y el picnmetro respectivamente.

La experiencia se realiz bajo las siguientes condiciones de laboratorio : presin atmosfrica =756mmHg , temperatura (T) =20C y humedad relativa (HR) = 97% Para determinar la viscosidad(n) de la solucin de glicerina 50% a 25C se us el viscosmetro de stormer y se tom como solucin patrn la glicerina (86-88) % a 25C .Esta experiencia consisti en poner pesas en el porta pesas del viscosmetro de stormer, para obtener tiempos por cada 100 revoluciones que realizaba la hlice de dicho viscosmetro .Este procedimiento se realiz para cuatro juegos de pesas. Teniendo los tiempos para determinadas pesas y la viscosidad (n) de la glicerina (86-88)% a 25 C que es n(86-80)% = 194.2 cp, se pudo hallar la ecuacin n =km(t -a ) mediante el mtodo grfico y analtico .Las ecuaciones n/m= 0.55554t-4.6056 se obtuvo por el mtodo analtico. Al reemplazar en ambas ecuaciones la masa=100g con su respectivo tiempo (t)=25.39s que se obtuvo durante la experiencia para la solucin de glicerina 50% a 25C, se calcul la viscosidad (n) de dicha solucin a 25c que fue de n50%= 638.30cp por el mtodo analtico .Se observa que el n(86-80)% es mayor que el n50% a la temperatura de 25C .Esta diferencia de la viscosidades de n(86-80)% y n50% , es porque cada viscosidad pertenece a una glicerina de diferente concentracin.Para determinar la densidad de la glicerina (86-88) % se utiliz el mtodo del picnmetro. Esta segunda experiencia consisti en pesar el mismo volumen de la glicerina (86-88) % y del agua (lquido de referencia). Este mtodo nos permiti hallar la densidad experimental de la glicerina ya que ecuacin y como tomamos la misma temperatura tanto para el agua y la glicerina a 25C se llega a la ecuacinexp. = (w4-w3/w2-w1) La densidad experimental de la glicerina (86-88) % a 25C es 1.2265g/ml, al compararlo con la densidad terica de dicha sustancia 1.22400 g/ml, se obtuvo un porcentaje de error de -0.20%, por exceso. Se concluye que la viscosidad de una solucin es directamente proporcional con la concentracin de dicha sustancia e inversamente proporcional con la temperatura .Tambin se concluye que la densidad depende de la temperatura.Por ltimo, se recomienda que durante la determinacin de la viscosidad, se debe percatarse que la temperatura de glicerina permanezca a 25C, ya que un cambio de temperatura cambiara la viscosidad.

PRINCIPIOS TERICOS.La viscosidad de los lquidos.

La viscosidad es una caracterstica de los fluidos en movimiento, que muestra una tendencia de oposicin hacia su flujo ante la aplicacin de una fuerza. Cuanta ms resistencia oponen los lquidos a fluir, ms viscosidad poseen. Los lquidos, a diferencia de los slidos, se caracterizan por fluir, lo que significa que al ser sometidos a una fuerza, sus molculas se desplazan, tanto ms rpidamente como sea el tamao de sus molculas. Si son ms grandes, lo harn ms lentamente.La viscosidad decrece considerablemente con el aumento de temperatura (aproximadamente alrededor de 2 por ciento por grado), y cumple con bastante aproximacin de Andrade, a saber:

=AeB/RTdonde Ay B son constantes para un lquido dado.La viscosidad depende del tamao molecular, particularmente de la longitud y tambin de la magnitud de las fuerzas intermoleculares; lquidos orgnicos no polares tienen generalmente baja viscosidad, mientras que los lquidos en los que pueden producirse uniones directas entre molculas (ejemplo uniones de hidrogeno en el glicerol) poseen viscosidades relativamente elevadas. Mtodos para determinar la viscosidad de los lquidos:I. Mtodo de stormer.Este aparato mide el tiempo o nmero de revoluciones de una hlice o rotor introducido en la muestra y cuyo giro se impulsa mediante pesas variables. Para convertir la viscosidad de la muestra desde segundos por 100 revoluciones a viscosidad absoluta y reportar el valor en centipoises, se usa la siguiente expresin: =Km(t-a)

Donde:

: viscosidad absoluta expresada en centipoiseK: factor constante del instrumentom: masa impulsora en gt: tiempo en segundos, para 100 revoluciones.a: factor de tiempo para la correccin mecnica del aparato.

Al trazar una grfica de /m vs t, se determina las constantes K y a del aparato.

II. Viscosmetro de Ostwald. La figura muestra la forma usual de este aparato simple y exacto para comparar viscosidades de diferentes lquidos. La rama izquierda del tubo en U es esencialmente una pipeta con dos enrases A Y b y un tubo capilar C a travs del cual el lquido contenido en el bulbo D escurre por efecto de la gravedad hacia el bulbo E de la rama derecha. Se emplea un volumen definido le lquido que se vierte en el tubo F mediante una pipeta calibrada; la cantidad de lquido debe ser tal que cuando se aspira en la rama izquierda hasta que el menisco del lquido lleguen por encima del enrase A, en la mara derecha el menisco se halle en la base del bulbo E. Se abandona el lquido en esta posicin y se lo deja escurrir. Cuando el menisco pasa por el enrase A, se pone en marcha un cronometro y cuando alcanza la marca B se detiene el mismo y se anota el tiempo de escurrimiento. Donde:

DENSIDAD DE LOS LIQUIDOSDefinicin de densidad absoluta:La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relacin entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.Definicin de gravedad especfica:Relacin entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrn, generalmente para slidos y lquidos se emplea el agua destilada y para gases, el aire o el hidrgeno. Tambin llamada peso especfico.La gravedad especfica es una medida relativa de la densidad de un elemento y depender de la concentracin de masa por unidad de volumen de cada elemento. Dicha concentracin de masa estar afectada por la estructura tridimensional molecular y nmero msico de los tomos.Medicin de densidadLa densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtencin indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un lquido, entre otros mtodos.Entre los instrumentos ms comunes para la medida de densidades tenemos: El densmetro, que permite la medida directa de la densidad de un lquido El picnmetro, que permite la medida precisa de la densidad de slidos, lquidos y gases picnmetro de gas. La balanza hidrosttica, que permite calcular densidades de slidos. La balanza de Mohr (variante de balanza hidrosttica), que permite la medida precisa de la densidad de lquidos.Otra posibilidad para determinar las densidades de lquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilanteVariables que influyen en la densidadSon el peso del objeto y el volumen que ocupa en el espacio, tambin llega a influir la presin ambiental y la temperatura, debido a que estos dos ltimos pueden llegar a variar el volumen del objeto. Es muy fcil alterar la densidad de un gas, o incluso de un lquido, simplemente aumentando la presin (reduciendo el volumen) a la que estn sometidos, pero es complicado cambiar la densidad de un slido.

PicnmetroEs un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapn provisto de un finsimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisin. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio.

PROCEDIMENTIO EXPERIMENTAL1. Medicin de la viscosidad de lquidos con el Viscosmetro Storner

Compruebe que el viscosmetro se encuentre en una posicin horizontal fija sobre una mesa o estante. Llene en un vaso seco 200ml de la muestra patrn y llvelos a 25C, coloque el vaso en del soporte del equipo y fjelo a una altura tal que la muestra llegue a la marca de la hlice, la cual debe quedar en el centro del vaso de tal manera que no roce ni con la base ni no las paredes del vaso. Coloque las pesas necesarias en el porta pesas, para obtener las revoluciones en un tiempo determinado, en este caso 100g. Con el cronometro en la mano, libere el freno y simultneamente observe el movimiento del puntero y mida el tiempo necesario para completar 100 revoluciones. Repita este procedimiento 3 veces ms, a fin de tener un promedio de 4 tiempos. Repita el tercer y cuarto paso para otros 3 juegos de pesas equivalentes a 125, 150 y 175g. Repita el segundo tercer y cuarto paso para la solucin problema, en este caso solo requiere un juego de pesas, el cual debe elegir a fin de obtener una lectura de tiempo adecuada.

2. Determinacin de la densidad dela glicerina mediante el mtodo del Picnmetro.

Lave el picnmetro con solucin sulfocromica o detergente, enjuague con agua de cao y agua destilada y seque en la estufa. Deje enfriar el picnmetro. Humedecindolo previamente con un papel de filtro hmedo y secndolo con papel seco, pese el picnmetro (W1). Llene el picnmetro con agua desionizada y sumrjalo en un bao de agua a temperatura de 25C, teniendo cuidado de llenarlo completamente hasta el capilar, despus de 5 minutos retire el picnmetro del bao, squelo exteriormente y pselo (W2). Retire el agua del picnmetro, squelo en la estufa, deje enfriar y vuelva a pesar como en el segundo paso (W3). Repita el tercer paso usando glicerina pura en lugar de agua (W4).

TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS

DATOS EXPERIMENTALESTabla 1: Condiciones de laboratorioP (mmHg)T(C)%Humedad

7562097

Tabla 2: Determinacin de la viscosidad de la glicerina2.1 Muestra patrn Masas (g)t1 (s)t2 (s)t3 (s)t promedio (s)

10024.4325.4426.3025.39

20017.0017.2417.1117.12

30013.6913.8014.0413.84

2.2 Muestra problema Masas (g)t1(s)t2(s)t3(s)t promedio(s)

10019.5719.9519.8219.78

20014.0114.2513.5413.93

Tabla 3: Determinacin de la densidad de la glicerina puraComponentes de la masamasa(g) : W

Picnmetro vacoW117.4895

Picnmetro +aguaW227.7403

Picnmetro vacoW317.5007

Picnmetro + glicerinaW430.1099

DATOS TERICOSTabla 4: Datos de la glicerina pura GLICERINA (T=25C)

Densidad ()1.22400 g/ml

Viscosidad ( n)954 cp

Tabla 5: Datos del aguaAGUA

Densidad () a 4C 1.0000 g/ml

Densidad () a 25C 0.99707 g/ml

RESULTADOSTabla 6: Datos para el grfico de la viscosidad

m (g)

t (s)

1009.54025.39

200 4.7717.12

300 3.18013.84

PORCENTAJE DE ERRORTabla 7: Error de la densidad de la glicerinaTEMPERATURA(T):25C

GLICERINA (100)%EXPERIMENTALTERICO% error

Densidad(g/ml)1.22651.224000.2%

CLCULOS

1. Determinacin de la viscosidad

MTODO ANALTICOLa expresin matemtica que relaciona la viscosidad con el tiempo es la ecuacin:

Que tiene la forma:

Para hallar la ecuacin de esta recta se utilizar los datos de la tabla 6, tomando a los valores del tiempo en el eje de las abscisas y a los valores de /m en las ordenadas.Utilizando mtodo de mnimos cuadrados:

Donde p es el nmero de mediciones: 1129.3 Reemplazando: m = 0.55554 En la ecuacin: = m = 0.55554

-Ka = b entonces: Por lo tanto:

Remplazando los para la muestra problema:

Para m=100 g

Para m= 200 g

Por lo tanto, la viscosidad de la glicerina al 50% se obtiene promediando las viscosidades anteriores Muestra problema = 641.62 cp

2. Determinacin de la densidadLa densidad de la solucin de glicerina a la temperatura de 25C se calcular mediante la siguiente ecuacin:

.. (5)

Dnde: gravedad especfica a la temperatura de 25C .masa (g) obtenido en la prctica ..densidad del agua a la temperatura de 25C densidad del agua a la temperatura de 4 C

Reemplazando los datos de la tabla 3 en se obtiene:

Reemplazando y los datos de la tabla 5 en la ecuacin (5) se obtiene la densidad experimental de la glicerina 25 C ( ):

DISCUSIN DE RESULTADOS

En la determinacin de la viscosidad de la glicerina, a travs del juego de pesas se genera trabajo y este trabajo se transmite al sistema de hlice lo cual hace que se produzca calor y la temperatura aumente, por ello la temperatura vari un poco y no se mantuvo en 25C. A pesar de enjuagar por fuera el picnmetro para mantener la humedad constante, el picnmetro pudo haber absorbido humedad, lo cual interfiri en los clculos Otro posible error que se pudo cometer en la determinacin de la densidad es que mantener la temperatura constante e 25C fue difcil ya que la temperatura disminua rpidamente al trasladar el picnmetro de un lado a otro.

CONCLUSIONES

La viscosidad(n) obtenida experimentalmente de la solucin de glicerina impura 25C es n problema= 641.62, en comparacin la viscosidad de la glicerina pura a 25C que es npura =954 cp, se observa que el npura es mayor que el n problema .De aqu se deduce que el coeficiente de viscosidad depende de la concentracin de la solucin.

En el viscosmetro de Stormer, el cilindro exterior permanece estacionario y se aplica un momento constante al cilindro giratorio externo, por medio de un dispositivo de pesas y poleas. El aparato es apto para medir la consistencia de productos en el campo de viscosidades intermedias de 50 a 5000 cp.

La densidad de sustancias liquidas, varia en cantidades muy pequeas con la temperatura, por lo cual generalmente se considera constante en un rango de temperatura de 0 a 30 grados Celsius. En clculos muy precisos debe considerarse que la densidad disminuye al aumentar la temperatura, esto se debe a la dilatacin o aumento de volumen que experimenten las sustancias al ser calentadas.

RECOMENDACIONES

Secar bien el picnmetro, ya que la humedad producto de un mal secado puede provocar un error en el pesado del picnmetro en la balanza analtica. Durante la determinacin de la viscosidad de la glicerina, se debe percatarse que la temperatura de la glicerina permanezca a 25C, ya que si no est a dicha temperatura, se puede obtener datos errneos, porque la viscosidad depende de la temperatura. El tiempo de traslado del picnmetro del bao mara de 25C a la balanza analtica debe ser lo menor posible, para evitar errores en la medicin.

APNDICE

CUESTIONARIO:1.- Cmo se calcula la viscosidad de lquidos usando monogramas?Unmonograma es un instrumento grfico de clculo, un diagrama bidimensional que permite el cmputo grfico y aproximado de una funcin de cualquier nmero de variables. En su concepcin ms general, el nomograma representa simultneamente el conjunto de las ecuaciones que definen determinado problema y el rango total de sus soluciones.Al ser un nomograma la representacin grfica de una ecuacin de varias variables, ha de constar de tantos elementos grficos como variables tenga la ecuacin. Estos elementos sern puntos o lneas, rectas o curvas, segn los casos. Dados los valores de todas las variables menos una, el de esta ltima puede encontrarse por medio de algn recurso geomtrico inmediato (que generalmente es el trazado de otra lnea que pasa por ese punto).Por tanto, el nomograma de una ecuacin de dos variables (y=f(x)), como el caso de la viscosidad,tendr dos elementos grficos, normalmente dos rectas graduadas, o escalas, dispuestas de tal modo que la determinacin del valor de una de las variables (fijacin de un punto de la lnea) especifique el valor de la otra, la desconocida o funcin. El nomograma de una ecuacin de tres variables (z=f(x,y)) constar normalmente de tres escalas y as sucesivamente.El arte de la nomografa consiste precisamente en elaborar dichas escalas y disponerlas en el plano de tal manera que el trazado de lneas rectas que las atraviesen determine lospuntos colinealesexistentes en cada una de las escalas, puntos que representarn los distintos valores relacionados por la funcin en cada caso concreto.El nomograma adjunto representa la siguiente funcin de tres variables:

Es la frmula que, entre otras cosas, sirve para calcular laresistenciatotal que presentan al paso de la corriente elctrica dos resistores conectados en paralelo y tambin especifica la ley de formacin de imgenes de unalentedelgada enptica. Su nomograma es interesante porque realiza un clculo no lineal utilizando exclusivamente escalas lineales. Para utilizarlo, los valores dexy deyse aplican a los ejes horizontal y vertical; los puntos as determinados se unen luego entre s por una lnea recta. El valor dezse obtiene de la escala diagonal en el punto en que la corte dicha recta. O bien se aplica el valor deza la diagonal y el otro valor conocido a uno de los ejes. La recta resultante cortar al otro eje en el valor de la solucin.

2.-En la formacin de soluciones, como vara la viscosidad. La concentracin de una solucin es directamente proporcional con su viscosidad. Cuando la solucin del lquido problema sea ms diluida, la viscosidad de este lquido ser menor.Un ejemplo en particular es el del etanol, mientras que su viscosidad en una solucin de 20%(V/V) es de 2,18 cp, en una de 60%(V/V), es de 2,67 cp.

3.- Indique otros mtodos experimentales para la determinacin de la viscosidad de lquidos, dando un breve ejemplo.Los mtodos experimentales para la determinacin de la viscosidad de lquidos se caracterizan por el uso de un viscosmetro en particular. Viscosmetro del tubo capilarEn la figura 3 se muestra dos recipientes conectados por un tubo largo de dimetro pequeo, conocido como tubo capilar. Conforme el fluido fluye a travs del tubo con una velocidad constante, el sistema pierde algo de energa ocasionando una cada de presin que puede ser medida utilizando un manmetro. La magnitud de la cada de presin est relacionada con la viscosidad del fluido mediante la siguiente ecuacin. En donde D,es el dimetro interior del tubo ,v es la velocidad del fluido y L es la longitud del tubo entre los puntos 1 y 2 vistos en la figura 3 en donde se mide la presin .

Figura 3 Viscosmetros de vidrio capilar Se utilizan para medir la viscosidad de lquidos transparentes y opacos. Al preparar la prueba de viscosidad, el tubo del viscosmetro se carga con una cantidad especfica de fluido de prueba. Despus de estabilizar la temperatura de prueba, se aplica una succin para hacer pasar el fluido por el bulbo, ligeramente por arriba de la marca superior del tiempo. Se suspende la succin y se permite que el fluido circule por gravedad. La seccin de trabajo de tubo es la capilar por debajo de la marca inferior del tiempo. Se registra el tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la marca superior del tiempo a la inferior. Como la velocidad de flujo es proporcional a fuerza /resistencia, los tiempos de escurrimiento (t1 y t2) para igual volumen de dos lquidos estn en relacin inversa, es decir:

Donde es la densidad de un lquido .Esta expresin da las viscosidades relativas de los lquidos; si se conoce la viscosidad absoluta de uno de ellos, puede calcularse la del otro .Un viscosmetro de vidrio capilar es el viscosmetro de Ostwald.

Figura 4 Viscosmetro de Ostwald

Viscosmetro de cada de bola Cuando un cuerpo cae en un fluido bajo la sola influencia de la gravedad,se acelera hasta que la fuerza que lo jala hacia abajo(su peso) queda balanceada por la fuerza de flotacin y la fuerza de arrastre viscoso que actan hacia arriba.La velocidad que adquiere en ese momento se conoce como velocidad terminal.El viscosmetro de cada de bola que se presenta en la figura 5 utiliza este principio,haciendo que una bola caiga libremente a travs del fluido y midiendo el tiempo requerido para que recorra una distancia conocida.As pues ,la velocidad puede calcularse. la velocidad terminal se alcanza cuando la bola esta en equilibrio .

Donde:1. : peso especfico de la esfera2. :peso especfico del fluido3. : dimetro de la bola4. : velocidad lmite

Figura 5

Bibliografa

1. John Perry ;Manual del Ingeniero Qumico;tomo1;pag 2762. Lange,Manual de qumica , tomo IV, 13 edicin, Edit. Mc Graw Hill ,pg. 10-1003. Robert C. Weast; Handbook of Chemistry and Physics ; 53 edicin; Edit. Cepress (1972-1973); pgina F-114. Maron y Prutton ; Fundamentos de fisicoqumica ;1 edicin; editorial Limusa ;pg.(67-71)