Determinación de la viscosidad de una sustancia mediante diferentes cálculos fisicoquímicos

RESUMEN

La finalidad de esta práctica es la determinación de la viscosidad de una sustancia mediante diferentes cálculos fisicoquímicos. También aprender a determinar analítica y gráficamente las viscosidades teóricas de la muestra a la temperatura de trabajo y así poder calcular el Porcentaje de Error de la parte experimental

Utilizamos el viscosímetro de Ostwald en la parte experimental  para la determinación delas viscosidades del agua y del 2-propanol y del agua.

Esta práctica se realizó a las condiciones de 756 mmHg de presión, una temperatura de 21 °C y con un porcentaje de humedad de 96%.

INTRODUCCION

La práctica de viscosidad tiene relevancia en el sentido biológico ya que en los seres vivos el agua representa un gran porcentaje del peso corporal (60% en los humanos). En los seres vivos encontramos los fluidos corporales, que son todas las secreciones o líquidos biológicos, fisiológicos y patológicos que se producen en el organismo (líquido cefalorraquídeo, sinovial, pleural, peritoneal, amniótico)

Uno de los fluidos más importantes en los seres vivos es la sangre, la sangre tiene una viscosidad de dos a cuatro veces mayor que la del agua. La viscosidad de la sangre depende de la concentración de glóbulos rojos. En enfermedades como la anemia esta viscosidad se encuentra disminuida, lo que haces que la resistencia de los vasos sanguíneos sea menor y que el volumen de sangre que llega al corazón sea mayor del normal realizando un trabajo cardiaco excesivo.

MARCO TEÓRICO

VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS

• Viscosidad:

La viscosidad es lo contrario de la fluidez, generalmente se define como resistencia al flujo. Los líquidos (y también los gases) pueden fluir, es decir desplazarse una porción respecto a otra .Las fuerzas de cohesión entre moléculas originan una resistencia interna a este desplazamiento relativo denominado viscosidad.

Se llama viscosidad o frotamiento interno a la resistencia experimentada por una porción de un líquido cuando se desliza sobre otra como consecuencia del rozamiento molecular.[pic 1]

Figura 1. Por la manera en que una fuerza afecta a los cuerpos estos puede clasificarse en fluidos y sólidos, en la figura se ve al aceite, fluido muy viscoso usado en el parque automotor

La viscosidad puede expresarse como:

• Viscosidad absoluta (ŋ): fuerza por unidad de área necesaria para mantener un gradiente de velocidad entre dos planos separados por una distancia unitaria. Se expresa en poises: g•cm•s-1.[pic 2]

[pic 3]

• Viscosidad cinemática (D): es la viscosidad absoluta dividida entre la densidad del líquido. Se expresa en Stokes: cm2•s-1.[pic 4]

[pic 5]

• Fluidez (φ): se define como la inversa de la viscosidad absoluta. Se expresa en rhes: g-1•cm•s.

[pic 6]

[pic 7]

• Viscosidad relativa (ŋrel): se define como la relación entre la viscosidad de una sustancia y un líquido de referencia. No tiene unidades.[pic 8]

[pic 9]

La dependencia entre la ŋ de una sustancia pura y la T (K), obedece a una ecuación empírica de la forma siguiente:[pic 10]

[pic 11]

Donde A y B son constantes características de la sustancia.

• Viscosímetro de Ostwald:

Este instrumento es usado generalmente en fluidos líquidos con poca viscosidad, la fuerza que impulsa a los líquidos contenidos dentro de este es la fuerza de gravedad. El procedimiento consiste en medir el tiempo que tarda en descender el líquido una distancia por un tubo capilar pequeño de cristal a causa de una diferencia de presión .Luego se mide el tiempo para el agua, cuya viscosidad es conocida (varía según la temperatura medida inicial), a partir de la viscosidad relativa se puede obtener la viscosidad de cada líquido. Por último, se comparan los resultados obtenidos para la densidad y para la viscosidad con los valores tabulados en manuales.

[pic 12]

Figura 2. Se muestran variedades del viscosímetro de Ostwald.

Como observación, se puede decir que es complicado medir el radio del tubo capilar, así como la longitud exacta del tubo y la diferencia de presión. Además, el radio debería medirse con gran precisión así su contribución al error final es muy grande. Por ello se opta por el método de calcular la viscosidad relativa respecto de una viscosidad ya conocida, se usa al agua para esta aplicación.

• Ley de Poiseville:

Relacionando el flujo del fluido con las dimensiones del tubo recipiente, así como también con la diferencia de presiones existentes entre un lado y otro de este contenedor debido al flujo continuo, podemos hallar el flujo por cada unidad de tiempo, esta fórmula viene definida de la siguiente manera.[pic 13]

[pic 14]

Dónde:

ŋ: viscosidad absoluta en centipoises

V: volumen de líquido

R: radio del capilar

t: tiempo de escurrimiento

g: aceleración de la gravedad

h: diferencia del nivel del líquido entre los dos bordes del tubo

L: longitud del tubo capilar

P: presión hidrostática = pgh

ρ: densidad del líquido

Luego:

[pic 15]

[pic 16]

Al relacionar dos líquidos en un mismo viscosímetro:

[pic 17]

Donde

n1= viscosidad del agua                                n2= viscosidad del fluido desconocido

ρ1    =densidad Del agua                               ρ2 =densidad Del fluido desconocido  

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