Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
En este laboratorio se estudiaron las propiedades de los fluidos, centrándose en la tensión superficial, la capilaridad y el principio de Arquímedes. Se realizaron experimentos para medir el ascenso capilar en tubos y placas paralelas, analizando la influencia del diámetro del tubo y la composición del líquido en la altura alcanzada. Además, se verificó el principio de Arquímedes mediante la medición de la fuerza de flotación ejercida sobre un cuerpo sumergido. Los resultados experimentales mostraron que la capilaridad es mayor en tubos de menor diámetro y que la presencia de agentes externos, como el jabón, reduce la tensión superficial del líquido. En el caso del principio de Arquímedes, se confirmó que la fuerza de flotación es equivalente al peso del fluido desplazado, validando el comportamiento teórico del empuje en cuerpos sumergidos. A pesar de la presencia de errores experimentales, los datos obtenidos respaldan las ecuaciones teóricas y su aplicación en diversos contextos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 11
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
En este laboratorio se estudiaron las propiedades de los fluidos, centrandose en la tension
superficial, la capilaridad y el principio de Arquímedes. Se realizaron experimentos para medir
el ascenso capilar en tubos y placas paralelas, analizando la influencia del diametro del tubo y
la composicion del líquido en la altura alcanzada. Ademas, se verifico el principio de
Arquímedes mediante la medicion de la fuerza de flotacion ejercida sobre un cuerpo sumergido.
Los resultados experimentales mostraron que la capilaridad es mayor en tubos de menor
diametro y que la presencia de agentes externos, como el jabon, reduce la tension superficial
del líquido. En el caso del principio de Arquímedes, se confirmo que la fuerza de flotacion es
equivalente al peso del fluido desplazado, validando el comportamiento teorico del empuje en
cuerpos sumergidos. A pesar de la presencia de errores experimentales, los datos obtenidos
respaldan las ecuaciones teoricas y su aplicacion en diversos contextos.
El estudio de las propiedades de los fluidos es fundamental para comprender su
comportamiento en diversas aplicaciones practicas e industriales. Entre estas propiedades, la
tension superficial y la capilaridad desempenan un papel clave en fenomenos como la absorcion
de líquidos en materiales porosos, el transporte de fluidos en organismos vivos y la eficiencia
de los sistemas de riego. Asimismo, el principio de Arquímedes es esencial para comprender la
flotabilidad y el empuje que experimentan los cuerpos sumergidos en un fluido.
En este laboratorio se realizaron experimentos para analizar estos principios mediante la
observacion del ascenso capilar en tubos y placas paralelas, así como la verificacion
experimental del principio de Arquímedes. Los resultados obtenidos permitieron comparar
valores teoricos y experimentales, analizando las posibles fuentes de error y su impacto en la
medicion de estas propiedades físicas.
3.1. Tensión Superficial y Capilaridad
La tensión superficial es la propiedad de los líquidos que permite que sus moleculas en la
superficie experimenten una fuerza neta hacia el interior del fluido, debido a la atraccion
intermolecular. Se expresa en unidades de fuerza por unidad de longitud (N/mN/mN/m) y es
responsable de fenomenos como la formacion de gotas y la flotabilidad de ciertos objetos en la
superficie del agua (Cengel & Cimbala, 2006).
La capilaridad es el ascenso o descenso de un líquido dentro de un tubo de diametro pequeno
debido a la interaccion entre las fuerzas de cohesion (atraccion entre moleculas del mismo
líquido) y adhesion (atraccion entre el líquido y las paredes del tubo). Se describe
matematicamente con la ecuacion (1):
2 𝜎
𝑆
𝜌𝑔𝑅
cos ∅ (1)
5.1. Actividad A: Elevación capilar en tubos.
Figura 1: Elevacion capilar en tubos
Tabla 1 : Capilaridad medida en la práctica
Diámetro del tubo [mm] Capilaridad medida [mm]
5.1.1. Tensión superficial experimental
Para calcular la tension superficial experimental en cada uno de los tubos, se realiza un despeje
de la ecuacion (1).
𝑆
cos ∅ → 𝜎
𝑠
2 cos ∅
Como ejemplo se utilizan los datos correspondientes al primer tubo que se encuentran
registrados en la Tabla 1 , el cual tiene un diametro de 0,5 mm y una capilaridad de 5 5 mm. Los
valores de la tension superficial calculada para cada tubo se encuentran condensados en la
Tabla 2.
Para obtener el resultado en N/m es necesario convertir el diametro del tubo y el ascenso
capilar de mm a m; ademas, se toma la gravedad como 9,81 m/s
2
, la densidad del agua como
1000 kg/m
3
y el angulo de contacto como 0°.
𝑠
2 cos ∅
5.1.2. Ascenso capilar teórico
Para calcular el ascenso capilar teorico se hace uso de la ecuacion (1). Para el calculo tipo se
utilizan los datos correspondientes al primer tubo que se encuentran registrados en la Tabla 1.
Se toma como valor teorico la tension superficial la del agua a 25°C que corresponde a 0,
N/m y los demas parametros como se encuentra especificado en 5.1.
Como el valor del ascenso capilar esta expresado en mm, se realizan una serie de conversiones
para obtener el resultado en las unidades requeridas. Los valores del ascenso capilar teorico
para cada tubo se encuentran condensados en la Tabla 2.
𝑆
cos ∅ = (
5.1.3. Porcentaje de error de ascenso capilar
Para calcular el porcentaje de error obtenido en la practica se emplea la ecuacion (3). Como
ejemplo se tienen en cuenta los datos correspondientes al primer tubo que se encuentran
registrados en la Tabla 1. Los valores del porcentaje de error para cada tubo se encuentran
condensados en la Tabla 2.
%error =
𝑣. 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑣. 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝜈. 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
%error =
Tabla 2 : Ascenso capilar, tensión superficial y error de ascenso
Diámetro
del tubo
[mm]
Ascenso
capilar
experimental
[mm]
Tensión
superficial
experimental
[N/m]
Ascenso
Capilar
teórico
[mm]
% Error
de
ascenso
5.1.4. Porcentaje de error de tensión superficial
Para efectuar el calculo del error para la tension superficial se utiliza la ecuacion (3). En ella se
toma como valor experimental el promedio de las tensiones superficiales halladas en 5.1 y se
tiene en cuenta la tension superficial del agua a 25°C que corresponde a 0,072 N/m como valor
teorico.
%error =
5.2. Actividad B: Elevación capilar en placas paralelas.
Para este paso de la practica se observa el aumento del nivel de agua entre dos placas planas
verticales, expuestas con dos tipos de líquidos diferentes, en un primer momento se usa agua.
Seguidamente se usa agua con jabon.
Figura 2: Liquido A (agua) Figura 3: Liquido B (agua con jabon)
Podemos observar que en ambos casos hay un ascenso de fluido, en el caso A (agua) se observa
que el ascenso se hace mucho mas rapido y es mas notable que en el caso B (agua con jabon);
esto se debe a que la tension en el líquido B disminuye y a sus moleculas les es mucho mas difícil
adherirse las unas con las otras, lo cual hace que el líquido B experimente una baja capilaridad.
5.2.1. Preguntas relacionadas
- ¿Qué sucedería con el ascenso capilar si se separan más las placas de vidrio?
El ascenso del agua sería mucho menos notable, ya que la tension capilar va a ser menor. La
tension capilar es la fuerza que hay entre las moleculas del líquido, ademas de que la atraccion
entre las moleculas del agua es menor, si esta separacion es muy grande no hay ascenso porque
no alcanza a ascender con la fuerza con que se mueve el líquido.
- ¿A qué se debe la diferencia de ascenso capilar entre los dos líquidos? Explique.
La diferencia en el ascenso capilar se debe a que la tension en el agua con jabon disminuye, lo
cual hace que a las moleculas les sea mas difícil adherirse a la superficie de vidrio; ademas, el
jabon actua como detergente y las moleculas del agua no van a tener la misma fuerza para
unirse.
- ¿Qué sucedería con el ascenso capilar si se utiliza una solución jabonosa? Explique.
El ascenso capilar en una solucion jabonosa es mucho menor porque el jabon hace que la
tension superficial en el líquido disminuya, haciendo que la atraccion entre moleculas sea
mucho menor, tambien hace que disminuya la adhesion, que es la capacidad con la que los
líquidos se adhieren a otras superficies.
5.3. Actividad C: Principio Arquímedes
Figura 4: Practica principio de Arquímedes
Los datos recopilados durante la practica se muestran a continuacion en la Tabla 3 :
Tabla 3 : Datos obtenidos en la práctica para el principio de Arquímedes
Configuración Peso[g]
Cubo + cilindro en el aire 171
Cubo + cilindro sumergido 163
Cubo 90
Cubo + Agua desplazada 98
5.3.1. Fuerza de empuje teórica:
Para determinar la fuerza de empuje teorica se emplea la ecuacion (2). Como no se tiene
directamente el volumen, se halla con ayuda de la ecuacion (4):
Reemplazando la expresion del volumen en la ecuacion inicial y simplificando las densidades,
se obtiene la ecuacion (5):
𝐵(𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜)
Reemplazamos los valores en la ecuacion final, trabajando con una gravedad de 9, 81 m/s
2
, y una
masa que es igual al (𝐶𝑢𝑏𝑜 + 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑑𝑎) – 𝐶𝑢𝑏𝑜. Como la masa debe estar expresada en
kg para obtener el resultado de la fuerza de empuje en N, se realiza la conversion de unidades
correspondientes.
𝐵(𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜)
− 3
tension superficial y del diametro del tubo. Se observo que, a menor diametro, mayor es la altura
alcanzada por el lí quido, lo que concuerda con la ecuacion teorica de capilaridad.
factores, como cambios en su composicion. Estas modificaciones afectan las fuerzas de
atraccion entre sus moleculas, lo que altera el comportamiento del líquido y genera diferencias
en su capilaridad; como ejemplo de este fenomeno se tiene el experimento del agua con jabon.
error obtenido fue 0. Tambien se evidencio durante su estudio que el fenomeno de la fuerza de
empuje esta relacionado directamente con la densidad del fluido y el volumen que tenga el
cuerpo sumergido.
Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2006). Mecánica de fluidos: Fundamentos y aplicaciones (5° ed.).
McGraw-Hill.
White, F. M. (2006). Fluid Mechanics (5° ed.). McGraw-Hill.
Streeter, V. L. (1966). Mecánica de fluidos. McGraw-Hill.
Universidad Industrial de Santander. (2017). Propiedades de los fluidos: capilaridad, tensión
superficial y principio de Arquímedes. Escuela de Ingeniería Civil, Laboratorio de Meca nica de
Fluidos.
Integrante Porcentaje de participación
Anyi Paola Correa Reyes 100%
Esteffany Basto Florez 100%
Yelkis Carolina Carvajal Calderon 100%
Figura 5: Hoja de datos
