Practica N° 1 Título: Viscosidad

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Instituto Tecnológico de Ciudad Madero

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

Laboratorio de Fenómenos de Transporte I

Practica N° 1

Título: Viscosidad

Realizada por:

Realizada: 02/Feb./2016

Reportada: 22/Feb./2016

Índice

1. Objetivo

Determinar y comprobar la influencia de la temperatura sobre la viscosidad de los líquidos.

1. Teoría y Desarrollo matemático

La viscosidad es una propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.

La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.

En el diseño de equipos  químicos, tales como bombas y tuberías, los tamaños como los costos dependen en gran parte de la viscosidad del fluido.

Al llevar a cabo una práctica sabemos de antemano que se puede expresar cuantificando los valores que sean expresados en el transcurso o labor de esta.

Para esto es necesario ciertas formulas ya determinadas:

µ’= µ(Ƿ’/Ƿ)(t’/t) ……………………………………………………………………….Ec.1

Ƿ = (1/v)(PM)…………………………………………………………………………..Ec.2

V = Vc * Zc^(1-Tr) ^0.2857…………...……………………………………………....Ec.3

Tr = T/Tc.……………………………………………………………………………....Ec.4

Donde:

µ’ = viscosidad del líquido problema                                  v = volumen especifico

µ = viscosidad del agua                                                       PM = peso molecular

Ƿ’ = densidad                                                                      Vc = volumen critico

Ƿ = densidad del agua                                                         Zc = factor de comprensibilidad

t’ y t = tiempo|        

Tr = Temperatura reducida

T =  Temperatura  

Tc = temperatura critica

Con el fin de establecer la viscosidad del líquido problema que estamos manejando es realmente necesario manejar otras fórmulas para llegar a ella, ya que no se sabe determinadamente ciertas variables de la sustancia que estamos manejando, pero son  posible calcularlas:

Por ejemplo, tenemos datos ya establecidos mediante tablas, en este caso, las tablas de constantes críticas en las cuales podemos obtener las variables Tc, Zc, Vc y PM. Recolectando estos datos a la Temperatura ambiente en que se encuentra el Benceno  (25 °C) tenemos:

Tc = 562.2 K, Zc = 0.271 , Vc = 259 cm3/mol, PM = 78.114 g/gmol.

Mencionamos que Tc = 562.2 K, utilizando la Ec.4 para la determinación de Tr, nos queda: Tr = 0.5303.

Este resultado al sustituirlo en la Ec.3 obtenemos que V =90.44 cm3/gmol. Y sucesivamente usando el valor de V en la Ec.2, obtenemos la densidad del líquido problema, Ƿ’ = 0.8640 g/cm3 ó 864 kg/m3

Por lo tanto el valor de la Ƿ’ al sustituir en la Ec.1, obtenemos el valor que buscábamos inicialmente que de µ’ [=] Kg/m.s  

En el caso en que se busca al mismo liquido problema a una temperatura mayor a la del ambiente, se efectúa el mismo procedimiento pero como es de suponer con diferentes valores de t’ y T.

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