Viscosidad de fluidos

Viscosidad

• Los fluidos reales presentan una resistencia a fluir denominada viscosidad.
• Para mantener la velocidad en un líquido, se requiere aplicar fuerza o presión.
• La viscosidad de un líquido aumenta con el número de moles y disminuye al aumentar la temperatura.
• Es la resistencia a fluir ofrecida por un líquido, producto de la cohesión y adherencia.
• La viscosidad de un fluido se mide mediante un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad.
• El coeficiente de viscosidad dinámico se designa como η ο μ.
• Las unidades de viscosidad en el SI son [µ] = [Pa·s] = [kg·m⁻¹·s⁻¹].
• (Pa·s) es equivalente a N·s/m² o 1 kg/(m·s).
• 1 poise = 1 [P] = 10⁻¹ [Pa·s] = [10⁻¹ kg·s⁻¹·m⁻¹].
• La viscosidad de los líquidos depende significativamente de la temperatura; a mayor temperatura, el líquido es más fluido.
• La mayoría de los métodos para medir la viscosidad de líquidos se fundamentan en las ecuaciones de Poiseville o de Stokes.
• La ecuación de Poiseville para el coeficiente de viscosidad de líquidos es η = (πΔPR⁴t) / (8VL).
• ΔP puede ser calculado como ΔP = ρgh.

Variables en la ecuación de viscosidad

• ρ = densidad.
• h = altura.
• g = gravedad.
• R = radio del capilar.
• L = distancia recorrida.
• V = Volumen del fluido.
• t = tiempo.
• Experimentalmente, la viscosidad de un líquido se determina por comparación con un fluido conocido, como el agua.
• Al aplicar la ecuación a un líquido X y al agua y dividir ambas ecuaciones, se obtiene: ηX/ηH₂O = (ρX tX) / (ρH₂O tH₂O).
• La viscosidad disminuye exponencialmente con el aumento de la temperatura en los líquidos.
• Esta disminución se describe mediante una función exponencial, determinada experimentalmente por Guzmán y Carrancio: η = A e^(ΔE/RT).
• R es la constante universal de los gases, A es una constante que depende del sistema, T es la temperatura y ΔE es la energía molar necesaria para superar la fricción interna.

Parte experimental

• El viscosímetro de Ostwald mide el tiempo que tarda un fluido en recorrer la distancia entre dos marcas de un tubo diseñado.
• Se requiere un cronómetro y un termómetro para determinar la temperatura del fluido y calibrar el viscosímetro.

Materiales y reactivos

• Viscosímetro de Ostwald.
• 2 termómetros de 0° a 110° C.
• Balanza electrónica.
• 2 termostatos (baños María).
• Regla geométrica.
• Matraz aforado de 10 mL.
• Cronómetro.
• Etanol.
• Agua destilada.
• Solución HCl 4 M.

Procedimiento experimental

• Asegurarse de que el viscosímetro esté completamente seco.
• Llenar el viscosímetro con suficiente agua por aspiración, asegurando que el nivel de agua esté por encima de la marca superior.
• Introducir al termostato y controlar con un cronómetro el tiempo que tarda el líquido en pasar de la marca superior a la marca inferior.
• Repetir el procedimiento a diferentes temperaturas.
• Repetir el procedimiento anterior con los otros líquidos (etanol y la solución de HCl).

Datos experimentales a registrar

• Tiempo (tv)
• Temperatura (T₁)
• Densidad del líquido (d₁)
• Viscosidad (η)