OBJETIVOS

1. Comprender el concepto de viscosidad y familiarizarse con las unidades en las que se expresa.

2. Determinar la viscosidad experimental de algunos líquidos puros y aceites lubricantes.

3. Estudiar la variación de la viscosidad con el cambio de temperatura.

4. Comprender el origen de la viscosidad en términos de la teoría molecular para fluidos.

5. Desarrollar habilidades para medir la viscosidad.

Introducción

La viscosidad es una medida de resistencia de los líquidos a fluir. Cuando más viscoso es un líquido; más lento es su flujo, la viscosidad de un líquido suele disminuir con el aumento de temperatura.

Y la manera de medir la viscosidad es con ayuda de un viscosímetro, el cual mide la fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes del fluido pasando por un orificio de tamaño conocido y tomando el tiempo que ha este le tarda, dependiendo de la diferencia de presiones bajo las que se establece el desplazamiento.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Colocamos el viscosímetro de Ostwald dentro de un baño de agua a temperatura constante. Ver figura 1.

2. Realizamos mediciones del tiempo de flujo (extremo delgado E de la marca 1 a la 2) del agua, metanol y del etanol a temperatura de 20°C.

3. Repetimos el punto anterior tres veces, es decir, medimos tres veces consecutivas para el agua, tres veces consecutivas para el metanol y tres veces consecutivas para el etanol, todas a la misma temperatura.

4. Repetimos lo anterior a otras dos temperaturas, 32 y 42°C.

Figura 1

Tabla de resultados

T1= 20°C t1/s t2/s t3/sAGUA 70 69 67

METANOL 63 62 63ETANOL 132 130 131

t- tiempo (s)

T- temperatura

T1= 32°C t1/s t2/s t3/sAGUA 54 54 54

METANOL 55 54 55ETANOL 101 103 102

T1= 42°C t1/s t2/s t3/sAGUA 44 52 42

METANOL 46 46 46ETANOL 85 87 87

Análisis de resultados

A partir de los resultados obtenidos buscaremos determinar las viscosidades relativas y cinemáticas del metanol y el etanol utilizando como referencia el promedio de los resultados obtenidos, es decir, sumaremos los tiempos obtenidos de las diferentes temperaturas y los dividiremos entre 3 para obtener el promedio de tiempo:

T / °C Sustancia Tprom / s20 Metanol 62.6

Etanol 131Agua 68.6

32 Metanol 54.6Etanol 102Agua 54

42 Metanol 46Etanol 86.3Agua 46

Habiendo calculado el promedio, podemos iniciar con los cálculos para determinar la viscosidad absoluta a partir de la ecuación que nos dice que ƞ=Kρt …(1) en donde ƞ es igual a la viscosidad, ρ es la densidad de la sustancia, t es el tiempo promedio calculado a partir de los datos experimentales y K es la constante del viscosímetro de Ostwald la cual, para poder calcularla, se necesita tener las otras variables de un liquido de viscosidad conocida (agua), en nuestro caso

utilizaremos los valores extraidos de la literatura de la densidad ( .997gmL

) y la

viscosidad (1.002cP)1 del agua para poder calcular la constante del viscosímetro de Ostwald:

k (68.6 s ).997 gmL

=(.01002 gcm∗s

)

Despejando k:

k=.0001465 cm2

s2

Y ahora utilizando ese valor constante de k en la ecuación (1), podemos sustituirlo en ésta para las viscosidades del etanol y metanol sabiendo que sus densidades

son de .789g

cm3 y de .792

g

cm3 respectivamente, entonces tenemos que:

ƞMetanol=(.0001465 cm2s2 )(.792 gcm3 ) (62.6 s )=.00726335 g

cm∗s

Y

ƞEtanol=( .0001465 cm2s2 )(.789 gcm3 ) (131 s)=.0151420 g

cm∗s

Ahora que sabemos las viscosidades de las sustancias a temperatura ambiente, solo falta calcular la K a las otras 2 temperaturas con las densidades del agua a esas temperaturas y seguir el procedimiento previamente realizado para encontrar las otras viscosidades.

T / °C ȠAgua / g cm-1 s-1 ρAgua / g cm-3 k / cm2 s-2

32 .008004 .9956 .0001488742 .006510 .9920 .00014266

Utilizando esos datos y siguiendo los pasos anteriores calculamos las viscosidades y obtenemos:

T / °C Sustancia ρ / g cm-3 Ƞ / g cm-1 s-1

32 Metanol .7865 .0063929Etanol .7852 .0119230

42 Metanol .8117 .0053266Etanol .8102 .0099748

Con lo que concluimos la parte de las densidades absolutas y utilzando la

ecuación ƞRelativa=ƞabsolutaƞagua a20 °C

podemos calcular las viscosidades relativas y usando la

ecuación de la viscosidad cinemática v=ƞabsρ-1 calculamos esas viscosidades obteniendo:

T / °C Sustancia ρ / g cm-3 Ƞabs / g cm-1 s-1 Ƞrelativa V / cm2 s-1

20 Metanol .792 .007263 .72485 .00917Etanol .789 .015142 1.5111 .01919

32 Metanol .7865 .0063929 .63801 .00812

Etanol .7852 .0119230 1.1899 .01518

42 Metanol .8117 .0053266 .53159 .00656

Etanol .8102 .0099748 .99548 .01231

Conclusiones

Uno de nuestros objetivos era determinar la viscosidad de diversos líquidos utilizando el viscosímetro de Ostwald, 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 los resultados de la tabla ….

De igual manera 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, 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 de 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 en inversamente proporcional a su temperatura.

Referencias.

1. G.W. Castellan. Fisicoquímica. Addison Wesley Iberoamericana S.A. 2° Ed. México, 1987.

2. I. N. Levine. Fisicoquímica. 5° Ed. McGraw-Hill, España 2004

3. D. Farrington. Curso de Fisicoquímica Experimental. Mc.Graw Hill. México, 1972.