Fluidos practica

Universidad Nacional Autónoma de México

Escuela Nacional Preparatoria Plantel 1 “Gabino Barreda”

Práctica No.1:

Viscosidad de un líquido

Física IV área II

Alumna:

Silva Castro María de Lourdes Montserrat

Grupo: 604

Profesor:

Titular: López González Luis

Laboratorio: Cortés Ramos Mario Manuel

Ciclo escolar: 2013 – 2014

Marco teórico:

Desde el punto de vista macroscópico, se clasifica a la materia en sólidos y fluidos, un fluido es una sustancia que puede fluir, es decir, puede moverse en el ambiente sin conservar su forma original, es un estado de la materia con un volumen indefinido debido a la mínima cohesión que existe entre sus moléculas, de tal forma que incluye a líquidos y gases.

        Los fluidos poseen propiedades que los identifican, entre ellas podemos nombrar la densidad, compresibilidad, tensión superficial, estabilidad, turbulencia, presión y viscosidad, entre otras.

        La viscosidad es una fuerza de fricción entre capas adyacentes de fluido cuando éstas se mueven una con respecto a la otra, el coeficiente de viscosidad de un líquido, mide la resistencia que fluye bajo la acción de una fuerza, este coeficiente se representa con η. Debido a que las moléculas del líquido están más unidas entre sí que en los gases, un líquido es más viscoso que un gas; la poca separación y las fuerzas intermoleculares contribuyen a que un líquido presente resistencia al fluir.

En este experimento se dispone horizontalmente un tubo capilar de pequeño diámetro y longitud L.  Los extremos A y B del tubo se conectan a dos recipientes grandes. Se llena el dispositivo con el líquido cuya viscosidad se desea medir de modo que una burbuja de aire permanezca en su interior del tubo horizontal.

Se establecen tres condiciones para poder hallar la expresión final de h, que esta dada por la diferencia de presiones entre los extremos del tubo, se consideran: el movimiento del líquido, el movimiento de la burbuja de aire, y el exceso de presión en la burbuja de aire. Luego de despejar la fórmula final resulta:

[pic 1]

Nota: 1) Al hacer este cálculo no se considera  porque este valor representa la ordenada al origen, y su valore se acerca a 0. 2)  tampoco se considera pues no es un valor constante.[pic 2][pic 3]

Al despejar η obtenemos la siguiente ecuación:

[pic 4]

Dentro de esta ecuación tendremos valores constantes:

• El radio del tubo horizontal  se ha fijado en R=0.058 cm = 58 x10-5 m
• La longitud del tubo horizontal se ha fijado en L=100 cm = 1 m
• La longitud de la burbuja de aire se ha fijado en d=1 cm = 1 x10-2 m

Y valores variables para cada líquido:

• h= la pendiente (dada por el graficador)
• ρ = densidad del líquido

Objetivo:

Que el alumno pueda comprobar la existencia de la viscosidad en los fluidos reales, y la variación de esta propiedad entre un fluido y otro, por medio del desplazamiento de una burbuja de aire a través de un tubo capilar, impulsada por una diferencia de presiones entre dos depósitos.

Materiales:

• Hoja de registro
• Plataforma de internet “Física con ordenador” (Dinámica de fluidos – Viscosidades de un líquido)

Procedimiento:

1. Ingresar a la página “Física con ordenador”, luego dar click en “fluidos”, después en “dinámica de fluidos” y posteriormente en “viscosidades de un líquido”.
2. Ubicar en la página de internet la segunda parte dela práctica que se refiere a medir la viscosidad de un líquido “mediante el desplazamiento de una burbuja de aire en un tubo capilar.
3. Se encontrará con este simulador:

[pic 5]

• Elegimos el líquido con el que vamos a trabajar (agua, alcohol etílico, benceno o anilina).
• Se establece un valor para la diferencia de presión éntrelos dos contenedores a través de las alturas.
• Luego pulsamos el botón de “inicio” y después el de “empieza”.

1. Al pulsar “empieza” la burbuja de aire recorrerá el tubo capilar de 100cm en un determinado tiempo y con cierta velocidad, dependiendo del líquido que se trate y la diferencia de alturas que hayamos elegido.
2. Del lado izquierdo del simulador aparecerán lo valores del la altura y la velocidad (h, v) y en la parte superior aparecerá el tiempo en segundos y la distancia, que es un valor constante (100cm).
3. En nuestra hoja de registro anotaremos el tiempo, la velocidad y la altura.
4. Repetiremos ese procedimiento con diferentes alturas (de entre 6-8 datos) para cada líquido.
5. Cuando obtengamos los pares de datos, pulsaremos “gráfica” y el simulador nos dará una gráfica, uniendo los datos que obtuvimos, y una pendiente de la recta que se formó (una gráfica para cada líquido).
6. Luego de obtener la pendiente se obtendrá la viscosidad del líquido al sustituir datos en la fórmula:

                     [pic 6]

1.  Despejamos  η, para obtener la viscosidad del líquido, y comprobamos nuestros cálculos comparándolos con una tabla. Todos estos cálculos deberán anotarse en una hoja de registro (una para cada líquido).

Resultados:

Gráficas de velocidad y altura (v, h) (simulador)

[pic 7]

Agua:

Alcohol etílico:[pic 17]

Benceno:

[pic 27]

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