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CUESTIONARIO PRÁCTICA N° 4 “PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS”
1.- Con los datos obtenidos en la experimentación, calcular la viscosidad y la tensión superficial de los líquidos puros que se emplearon.
VISCOSIDAD
TABLA 1 - ECUACIONES DE DENSIDAD- TEMPERATURA PARA VARIOS LIQUIDOS SUSTANCIA d (^) g α β γ ACETONA 0.81248 -1.100 -0. ALCOHOL ISOPROPILICO 0.8014 -0.809 -0. TABLA 2 AGUA, PROPIEDADES FISICAS TEMPERATURA °C DENSIDAD g/ml Viscosidad (Milipoises) Viscosidad Centipoises 19 0.99822 10.087 1. 30 0.99567 8.004 0. 36 0.99406 6.536 0. Determinación de Viscosidad para el Agua Temperatura 19°C ρH 2 O =0. g mL μH 2 O=10.087 milipoises μ 0 = ρ 0 t 0 μH 2 O ρH 2 O tH 2 O μ 0 = (0.^ g mL ) ( 36 s ) (1. 0 087 cent ipoises) (0.9982^3 g mL ) ( 36 s) =1. 0087 c p
Temperatura 30°C ρH 2 O=0. g mL μH 2 O=0.8004 cent ipoises μ 0 = ρ 0 t 0 μH 2 O ρH 2 O tH 2 O μ 0 = (0.^ g mL ) ( 28 s ) ( 0. 8004 centipoises) (0.^ g mL ) ( 28 s ) =0. 8011 c p Temperatura 36°C ρH 2 O=0. g mL μH 2 O= 0. 6 536 cent ipoises μ 0 = ρ 0 t 0 μH 2 O ρH 2 O tH 2 O μ 0 = (0.^ g mL ) ( 25 s) ( 0. 6536 centipoises) (0.^ g mL ) ( 25 s ) =0. 6536 cp
μ 0 = (0.^ g mL ) ( 52 s ) ( 8.004 milipoises ) (0.^ g mL ) ( 28 s) =11.5969mp11.5969 mp( 1 cp 10 mp ) =1.15969 cp Temperatura: 36º C ρH 2 O=0. g mL μH 2 O=6.536 milipoises Determinación de la densidad del alcohol a 36º C: ρalcohol =ρ 0 +α x 10 − 3 T +β x 10 − 6 T 2
- γ x 10 − 9 T 3 ρalcohol =0.8014+(−0.809 x 10 −^3 )( 36 )+(−0.27 x 10 −^6 )( 36 )^2 +( 0 x 10 −^9 )( 36 )^3 ρalcohol =0. g mL μ 0 = ρ 0 t 0 μH 2 O ρH 2 O tH 2 O μ 0 = (0.^ g mL ) ( 46 s) ( 6.536 milipoises) (0.^ g mL ) ( 25 s ) =9.3556 mp9.3556^ mp( 1 cp 10 mp ) =0.93556 cp
Determinación de Viscosidad para la Acetona Temperatura a 19°C ρH 2 O =0. g mL μH 2 O=10.087 milipoises Determinación de la densidad de la acetona a 20°C: ρAcetonal =ρ 0 +α x 10 − 3 T +β x 10 − 6 T 2 +γ x 10 − 9 T 3 ρAcetona=0.81248+(−1.100 x 10 − 3 )( 19 )+(−0.858) x 10 − 6 ( 19 ) 2
- 0 x 10 − 9 ( 19 ) 3 ρAcetona=0.791 g/mL Determinación de la viscosidad de la acetona a 20°C: μ 0 = ρ 0 t 0 μH 2 O ρH 2 O tH 2 O μ 0 = (
g mL ) ( 22 s) ( 1.0087 centipoises) (0.^ g mL ) ( 36 s ) =0.4879 cp Temperatura a 30°C ρH 2 O=0. g mL μH 2 O=8.004 milipoises Determinación de la densidad de la acetona a 30°C: ρAcetonal =ρ 0 +α x 10 − 3 T +β x 10 − 6 T 2 +γ x 10 − 9 T 3 ρAcetona=0.81248+(−1.100 x 10 − 3 )( 30 )+(−0.858) x 10 − 6 ( 30 ) 2
- 0 x 10 − 9 ( 30 ) 3 ρAcetona=0.7787 g/mL Determinación de la viscosidad de la acetona a 30°C: μ 0 = ρ 0 t 0 μH 2 O ρH 2 O tH 2 O
TENSIÓN SUPERFICIAL
Para la acetona: γteórica=25. dina cm ρacetona=ρ 0 + α x 10 −^3 T + β x 10 −^6 T^2 +γ x 10 −^9 T 3 ρacetona=0.8124 +(−1.1 x 10 − 3 )( 19 )+(−0.858 x 10 − 6 )( 19 ) 2 +( 0 x 10 − 9 )( 19 ) (^3) ρ acetona=0.^ g mL Al realizar el experimento nos dio la siguiente variación en h:
∆ h=|h 2 −h 1 |=2.5−0.9=1.6 cm
Ahora solo calcularemos nuestra tensión superficial experimental γ=
r ∆ hgργ=^
( 0.05 cm) ( 1.6 cm)
cm s
2 )(0.^
g c m
3 )γ=31.^
dina cm Para el alcohol: γteórica=22. dina cm ρalcohol =ρ 0 +α x 10 − 3 T +β x 10 − 6 T 2
- γ x 10 − 9 T 3 ρalcohol =0.8014+(−0.809 x 10 − 3 )( 19 )+(−0.27 x 10 − 6 )( 19 ) 2 +( 0 x 10 − 9 )( 19 ) 3 ρalcohol =0. g mL Al realizar el experimento nos dio la siguiente variación en h:
∆ h=|h 2 −h 1 |=2.5−0.9=1.6 cm
Ahora solo calcularemos nuestra tensión superficial experimental γ=
r ∆ hgργ=^
( 0.05 cm) ( 1.6)
cm
s^2 )(
g
c m^3 )
γ=30. dina cm Para el Agua: γteórica=72. dina cm ρagua=0. g mL
Al realizar el experimento nos dio la siguiente variación en h:
∆ h=|h 2 −h 1 |=2.5−1.7=0.8 cm
Ahora solo calcularemos nuestra tensión superficial experimental γ=
r ∆ hgργ=^
( 0.05 cm) ( 0.8 cm)
cm s
2 )(0.^
g c m
3 )γ=19.^
dina cm
TEMPERATURA A 20° %Err^ ¿alcohol a 20 ºC=^ 1.19 cp−1. 1.19 cp x 100 %Err ¿alcohol a 20 ºC=16.78 % de Error TEMPERATURA A 30° %Err ¿alcohol a 30 ºC= 0.95 cp−1. 0.95 cp x 100 %Err ¿alcohol a 30 ºC=22.07 %de Error TEMPERATURA A 36° %Err ¿alcohol a 36 ºC= 0.83 cp−0. 0.83 cp x 100 %Err ¿alcohol a 36 ºC=12.71% de Error
PARA LA ACETONA
TEMPERATURA A 20°
%Err ¿Acetona a 20 ºC = 0.33 cp−0. 0.33 cp x 100 %Err ¿Acetona a 20 ºC =47.84 %de Error TEMPERATURA A 30° %Err ¿Acetona a 30 ºC = 0.32 cp−0. 0.32 cp x 100 %Err ¿Acetona a 30 ºC =39.34 % de Error TEMPERATURA A 36° %Err ¿Acetona a 36 ºC = 0.26 cp−0. 0.26 cp x 100 %Err ¿Acetona a 36 ºC =40.73 % de Error 3.- Determinar el porcentaje de error de la tensión superficial obtenida experimentalmente, con respecto al valor reportado en la literatura. Para la Acetona
4.- Describir dos métodos para determinar la viscosidad, incluyendo las ecuaciones respectivas. Método Stokes. Esta expresión se aplica al movimiento de caída (con velocidad uniforme v) de una esfera (de densidad ρC y diámetro d) en el seno de un líquido (de densidad ρL y viscosidad η); g representa la aceleración de la gravedad. Magneto reómetro. Siendo, F, la fuerza en la esfera(N), de, el diámetro de la esfera (m), U1, la velocidad terminal del líquido (m/s) y u, la viscosidad del líquido (Pas). La fuerza aquí puede ser la gravedad (peso) para los viscosímetros de caída de cuerpos aunque también puede ser una fuerza magnética como en este caso (Mattischek y Sobezak, 1994). 5.- Describir dos métodos para determinar la tensión superficial. La ecuación de capilaridad de Laplace, la cual indica que existe una diferencia de presión de parte y otra de una interface curva. ∆P = γ H Donde H es la curvatura promedia de la interface en el punto. La curvatura promedia se obtiene como el promedio entre las dos curvaturas principales R1 y R2. Presión de burbuja Cuando se coloca un tubo dentro de un líquido y que se inyecta un gas dentro del tubo, se forma una burbuja .Se puede demostrar que la presión pasa por un máximo cuando el diámetro de la burbuja iguala al diámetro del tubo capilar. En efecto si el diámetro excede este valor la burbuja crece y se despega. Un cálculo semejante al anterior llega a la expresión de la presión máxima: En efecto si el diámetro excede este valor la burbuja crece y se despega. Un cálculo semejante al anterior llega a la expresión de la presión máxima:
P = 2γ/r + ρ g h 6.- Deducir la ecuación μ 1 μ 0
ρ 1 −t 1 ρ 0 −t 0 utilizando la ecuación de Poiseuille. dv dt =¿ ¿ (^) por lo tanto: v t
Despejando tenemos que: μ= π r 4 ( p 1 − p 2 )t 8 L v Donde: r = radio de la tubería (cm) p 1 − p 2 =¿ (^) Diferencia de presiones entre los dos extremos del tubo. t = tiempo de flujo del líquido (seg.) L= longitud de la tubería V= volumen del líquido que fluye (cm^3 ) μ 1 μ 0
ρ 1 −t 1 ρ 0 −t 0 Donde: μ 1 =¿Viscosidad del líquido desconocido μ 0 =¿ (^) Viscosidad del agua t 1 = tiempo del flujo del líquido de estudio. t 0 = tiempo de flujo del agua. ρ1= densidad del líquido de estudio. ρ2 = densidad del agua 7.- Explicar la relación entre la tensión superficial y las fuerzas de Van der Waals. El valor de la tensión superficial depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor será su tensión superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos: hexano, agua y mercurio. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Van der Waals.
