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Tipo: Ejercicios
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TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO - III CICLO - DÍA
CARUCI POMA, Nereida
CENTENO RUIZ, Sebastián
GOMEZ CANO, Jennifer
RIOS AYALA, Danniela
TICSE ORTEGA, Iris
CALLAO-BELLAVISTA-PERÚ
TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO - III CICLO - DÍA
Ing. Jorge Rojas Pino
CURSO: Fisicoquímica
DETERMINACIÓN DE VISCOSIDADES LÍQUIDOS.
MÉTODO: CAIDA LIBRE DE LA BOLILLA
OBJETIVOS
Observar, describir, analizar, concluir, formular conceptos y evaluar conceptos, de
igual manera usando técnicas de medición.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Utilizar diferentes métodos para la densidad de distintos materiales líquidos.
Medir la viscosidad de diferentes fluidos utilizando la Ley de Stokes.
Entender cuál es la diferencia entre un método con viscosímetro y el de caída libre
Obtener resultados mediante fórmulas específicas en unidades (Pa)
CALLAO-BELLAVISTA-PERÚ
TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO - III CICLO - DÍA
𝜌𝑓 = Densidad del fluido
𝑣𝑒 = Velocidad de la esfera
A través de este estudio, buscamos no solo adquirir habilidades prácticas en el manejo de
instrumentos científicos, sino también comprender la importancia de la densidad en la
identificación y clasificación de sustancias.
FUNDAMENTO TEÓRICO
La caída libre es un fenómeno en física que describe el movimiento de un objeto bajo la
influencia de la gravedad, sin la resistencia del aire o cualquier otra fuerza.
La caída libre se basa en la ley de la gravitación universal de Newton, que establece que
todos los objetos en el universo se atraen mutuamente con una fuerza proporcional al
producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los
Características del Movimiento en Caída Libre
distinta de cero.
calcular con la fórmula:
2
calcular con la fórmula:
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TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO - III CICLO - DÍA
hasta el suelo (suponiendo una velocidad inicial de cero) se puede calcular con la
fórmula:
CONCEPTOS TEÓRICOS
Movimiento Uniformemente Acelerado
En caída libre, la bolilla se mueve bajo la influencia de una aceleración constante debido a
la gravedad. Este es un ejemplo clásico de movimiento uniformemente acelerado.
Aceleración Gravitacional (g) : En la Tierra, esta aceleración es aproximadamente 9.
m/s.
Ecuaciones del Movimiento
Para describir el movimiento de la bolilla, se utilizan las ecuaciones de la cinemática para
un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:
Velocidad ( v ) en función del tiempo ( t ):
v=v0 +g⋅t
donde v 0 es la velocidad inicial y g es la aceleración debida a la gravedad.
Posición ( y ) en función del tiempo ( t ):
y=y0+v0 t+1/2 g⋅t
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TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO - III CICLO - DÍA
el físico George Gabriel Stokes en 1851. La Ley de Stokes describe cómo una esfera se
mueve a través de un fluido viscoso, y se usa para calcular la viscosidad del líquido a partir
de la velocidad de caída de la esfera.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DETERMINACIÓN DE VISCOSIDADES
LÍQUIDOS. MÉTODO: CAIDA LIBRE DE LA BOLILLA
El método de caída libre de una esfera es una técnica comúnmente utilizada para medir la
viscosidad de un líquido. Sin embargo, diversos factores pueden influir en la precisión y
exactitud de estas mediciones. A continuación, se describen los principales factores que
deben considerarse:
Influencia: La viscosidad de un líquido es altamente dependiente de la temperatura,
generalmente disminuyendo a medida que la temperatura aumenta.
Control: Es fundamental mantener una temperatura constante durante el experimento y
medirla con precisión.
Influencia: El radio de la esfera (R) y su densidad (ρesf) afectan la fuerza de arrastre y, por
lo tanto, la velocidad terminal de la esfera en el líquido.
Control: Emplear esferas de radio y densidad conocidos y uniformes. Verificar que las
esferas no presenten defectos superficiales que puedan alterar el flujo.
Influencia: La diferencia de densidad entre la esfera (ρ esf ) y el líquido (ρl) determina la
fuerza neta que actúa sobre la esfera.
Control: Medir y conocer con precisión la densidad del líquido. Utilizar métodos como el
densímetro o el picnómetro para obtener mediciones exactas.
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Influencia: El diámetro y la altura del recipiente pueden afectar el flujo alrededor de la
esfera. Un recipiente demasiado estrecho puede inducir efectos de pared, alterando la
caída de la esfera.
Control: Asegurarse de que el diámetro del recipiente sea al menos diez veces el diámetro
de la esfera para minimizar los efectos de pared. Utilizar recipientes suficientemente altos
para permitir una caída libre significativa de la esfera.
Influencia : La viscosidad del líquido determina la resistencia al movimiento de la esfera.
Control : Asegurarse de que el rango de viscosidad del líquido sea adecuado para el
método de caída libre de la esfera. Si el líquido es demasiado viscoso, la esfera puede caer
demasiado lentamente; si es muy poco viscoso, la caída puede ser demasiado rápida para
medir con precisión.
Influencia : La manera en que la esfera se libera en el líquido puede afectar su trayectoria
y velocidad de caída.
Control : Liberar la esfera de manera cuidadosa y vertical, asegurándose de que no haya
rotación ni velocidad inicial. Utilizar dispositivos de liberación que permitan una caída
controlada y repetible.
Influencia : Variaciones en la técnica experimental pueden llevar a inconsistencias en las
mediciones.
Control : Realizar múltiples mediciones y calcular un promedio para obtener resultados
más confiables. Mantener una técnica experimental constante y bien documentada.
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Industrias Alimentarias y de Bebidas: Ayuda a determinar la viscosidad de líquidos como
jarabes, aceites comestibles y bebidas, asegurando la calidad y consistencia del producto.
Industria Farmacéutica: Se usa para medir la viscosidad de líquidos y suspensiones en
medicamentos, lo que puede afectar la dosificación y estabilidad del producto.
Laboratorios de Investigación: Es fundamental para estudios de y comportamiento de
fluidos bajo diferentes condiciones.
Control de Calidad en Fabricación: Utilizado para verificar la viscosidad de materias primas
y productos finales en diversos procesos de manufactura.
En industrias como la alimentaria, farmacéutica y química, la viscosidad afecta la mezcla,
el procesamiento y el llenado de productos. El manejo de la viscosidad es esencial para
mantener la calidad y consistencia del producto.
¿QUÉ ES UN VISCOSÍMETRO?
Un viscosímetro es un dispositivo de laboratorio que, mediante diversos principios,
cuantifica la viscosidad, una propiedad física de los fluidos que se define por la cohesión
intermolecular. Esta cohesión determina el grado de resistencia del fluido al flujo y a la
deformación bajo la aplicación de una fuerza externa.
¿PARA QUE SIRVE?
Es utilizado para cuantificar la viscosidad de un fluido, es decir, la resistencia interna que
ofrece el fluido al desplazamiento bajo una fuerza aplicada. La viscosidad es una
propiedad física fundamental que influye significativamente en el comportamiento de los
fluidos durante su manipulación, procesamiento y aplicación final.
PARTES DEL VISCOSÍMETRO
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Tubo Capilar:
Descripción: Es un tubo de vidrio delgado y recto con un diámetro interno
uniforme.
Función: El fluido cuya viscosidad se va a medir fluye a través de este tubo. La
resistencia al flujo del fluido en el capilar es proporcional a su viscosidad.
Bulbos de Medición (Reservorios):
Descripción: Dos bulbos de vidrio ensanchados situados en el extremo superior e
inferior del tubo capilar.
Función: Estos bulbos almacenan el fluido antes y después de que fluya a través
del capilar. El volumen de fluido en cada bulbo es conocido, lo que permite medir el
tiempo de flujo entre los dos niveles marcados.
Marcas de Nivel (Marcas de Tiempo):
Descripción: Dos líneas marcadas en el tubo capilar, una por encima y otra por
debajo del capilar.
Función: Indican los puntos de inicio y fin para la medición del tiempo que tarda el
fluido en fluir entre estas marcas. El tiempo de flujo entre estas marcas se utiliza
para calcular la viscosidad.
Soporte de Sostenimiento:
Descripción: Un soporte o estructura que mantiene el viscosímetro en posición
vertical durante el experimento.
Función: Asegura que el viscosímetro esté correctamente alineado y estable
durante la medición para obtener resultados precisos.
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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
CLASE:
MATERIALES
1 vaso de precipitado 50 mL y 250 mL
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1 bureta 500 mL
1 escobillón
1 esfera (canica o bola de jebe)
1 regla de 30 cm
1 cronómetro
Agua destilada
MUESTRAS
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1.- Lavar los materiales esterilizándolos del todo con agua destilada y montar el equipo de
medida de tiempo de caída libre como se muestra en la imagen.
2.- Medimos la distancia desde el punto de caída de la bolilla hasta el receptor situado en
la base marcándolo en la bureta.
3.- Pesar el volumen determinado en la muestra y determinar el diámetro de la bolilla
4.- Agregamos la muestra en la bureta hasta aforarlo en la distancia marcada. Dar inicio al
cronometro al liberar la bolilla desde el punto de caída y parar el cronometro al momento
de que la bolilla toque la bese.
5.- Anotamos el tiempo que tarda en caer la bolilla. Repetir la acción con las siguientes
muestras viscosas.
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IMÁGENES
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Los viscosímetros son instrumentos diseñados para cuantificar la viscosidad de los fluidos.
Existen diversas clases de viscosímetros, cada una idónea para aplicaciones específicas y
tipos de fluidos distintos. A continuación, se describen los principales tipos de
viscosímetros:
Principio: Mide el tiempo requerido para que un volumen específico de fluido atraviese un
capilar bajo la influencia de la gravedad.
Aplicaciones: Ideal para fluidos de baja viscosidad, como solventes y soluciones acuosas.
Ventajas:
Desventajas:
Principio: Determina la resistencia al giro de un husillo o cilindro sumergido en el fluido.
La viscosidad se calcula a partir del par necesario para mantener una velocidad constante.
Aplicaciones: Apropiado para un amplio rango de viscosidades, incluyendo fluidos y
semisólidos.
Ventajas:
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Desventajas:
Principio: Cuantifica la viscosidad observando el tiempo que tarda una esfera en
descender a través de un líquido bajo la acción de la gravedad.
Aplicaciones: Adecuado para fluidos de viscosidad baja a media.
Ventajas:
Desventajas:
Principio: Utiliza un rotor que gira a diferentes velocidades dentro del fluido, midiendo el
par necesario para mantener dicha velocidad.
Aplicaciones: Versátil, aplicable a fluidos, pastas y semisólidos.
Ventajas:
Desventajas:
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