Informe de Stokes [PDF]

Zitiervorschau

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Ingeniería Agroindustrial. Rodríguez Amariles Laura Camila, Gueto Wattler Louis Sebastián, Hoyos Victoria Elena Alejandra, Medida de la viscosidad por el metodo de Stokes. 

MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL METODO DE STOKES Rodríguez Amariles Laura Camila Código estudiantil: E-mail: [email protected] Gueto Wattler Louis Sebastián Código estudiantil: E-mail: Hoyos Victoria Elena Alejandra Código estudiantil: E-mail: Ing. Agroindustrial - UNIVERSIDAD DEL CAUCA.

I. INTRODUCCIÓN La viscosidad es una propiedad muy importante ya que caracteriza la resistencia que tiene un fluido. Esta es un parámetro en los fluidos que juega un papel importante en las diversas aplicaciones industriales que vemos hoy en día, un ejemplo claro de estos es en los lubricantes que se usan en los motores, la viscosidad de las sustancias puras varía de forma importante con la temperatura y en menor grado con la presion. Si se coloca una gota de agua de un cierto fluido en un plano inclinado, puede ser que baje en unos segundos o también se puede demorar un buen tiempo, Esto ocurre porque existe un roce entre las capas del fluido claro esta que en unos se presenta menos roce que otros, de aquí el concepto de viscosidad. 1.

Resumen: En el siguiente informe determinaremos experimentalmente el coeficiente de viscosidad de los líquidos (agua, glicerina, alcohol) utilizando la ley de stokes, asi mismo se comparan los valores obtenidos con los teóricos comercialmente. Para realizar esta practica se deja caer unos balines desde cierta altura dentro de cada tubo que contiene cada uno de los líquidos mencionados anteriormente, se deja caer el balín y se toma el tiempo en el que este tarda en llegar al fondo del tubo, además se tienen en cuenta otros factores como la temperatura y densidad de cada uno de los líquidos, diámetro interno de cada tubo, la masa, radio y volumen de los balines. Palabras claves: masa, ley Stokes, densidad, viscosidad, temperatura, diámetro, volumen.

MARCO TEÓRICO

Ley de Stokes Se refiere a la fuerza de fricción experimental por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1891 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. La viscosidad de un fluido se representa por la letra griega η y se expresa en unidades de [Pa. s]. En el SI la viscosidad se expresa en N.s/m2 y en el sistema c.g.s. absoluto la unidad es el gr/cm. s

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Ingeniería Agroindustrial. Rodríguez Amariles Laura Camila, Gueto Wattler Louis Sebastián, Hoyos Victoria Elena Alejandra, Medida de la viscosidad por el metodo de Stokes. llamada como poise. Según la Ley de Stokes, la fuerza resistente que experimenta una esfera lisa de radio r moviéndose a velocidad constante v en un líquido con viscosidad η, está dada por: f =πηrv Ecu 1. Fuerza resistente.

En su movimiento la esfera En su movimiento, la esfera experimenta la acción de dos fuerzas verticales: su peso y el empuje (ver diagrama de flujo fig. 1), la fuerza resistente sobre la esfera va a adquirir una velocidad constante: F=( mg−ρVg) Ecu 2.

En donde: M: masa de la esfera G: aceleración gravitacional 𝝆: densidad del liquido V: volumen de la esfera

Fig. 1. Diagrama de cuerpo libre de una esfera.

De lo cual se deriva que el coeficiente de viscosidad es: η=(m− ρV )g 6 πrv ecu 3 :coeficiente de viscosidad Pero si se tiene en cuenta la influencia de las paredes del tubo de radio R sobre la fuerza de resistencia se obtiene: r F=6 πηrv (1+2.1 ) R Ecu 3.

De acuerdo con lo anterior la ecuación será: f r 6 πηrv (1+2.1 ) R

=η

Ecu 4. Ecuación final

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Ingeniería Agroindustrial. Rodríguez Amariles Laura Camila, Gueto Wattler Louis Sebastián, Hoyos Victoria Elena Alejandra, Medida de la viscosidad por el metodo de Stokes. Hipótesis de newton Las fuerzas de fricción interna que surge entre capas continuas del liquido en movimiento, son directamente proporcionales a la velocidad relativa y a la superficie de contacto entre estas capas. Dependen de las propiedades del liquido no de la presion. Fig. 2 formula ley de Stokes

Factores que afectan la viscosidad:

Donde:

Temperatura: con el aumento de la temperatura, los líquidos disminuyen su viscosidad dinámica.

Vs: es la velocidad de caída de las partículas. (velocidad limite) G: aceleración de la gravedad 𝝆p: densidad de las partículas 𝝆f: densidad del fluido 𝜼: densidad del fluido

Presion: no afecta la viscosidad dinámica en los fluidos, aunque cuando la presion adquiere valores muy altos, incide en ella, pero muy poco. Datos teóricos de la viscosidad de los líquidos utilizados. Agua Glicerina

R: radio equivalente de la partícula

Alcohol

Viscosidad Es la propiedad de un líquido de oponerse al resbalamiento o desplazamiento de sus capas. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir y los de baja viscosidad fluyen con mayor facilidad. La viscosidad es una propiedad inversa a la fluidez.

2. METODOLOGÍA 3. RESULTADOS 4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

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Ingeniería Agroindustrial. Rodríguez Amariles Laura Camila, Gueto Wattler Louis Sebastián, Hoyos Victoria Elena Alejandra, Medida de la viscosidad por el metodo de Stokes.

5. CONCLUSIONES 

Al aumentar la temperatura de un líquido disminuye su viscosidad, los líquidos con fuerzas intermoleculares fuertes son mas viscosos que los que tienen fuerzas intermoleculares débiles.  Al introducir los balines en los fluidos se puede ver que cuando el fluido es mas viscoso el balín tarda mas en llegar al fondo del tubo debido a las fuerzas de cohesión y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre las moleculas del fluido, los balines de mayor diámetro y del mismo material recorrerán una distancia mas rápida. FALTA TU CONCLUSION Y LA DE ELE

6. WEBGRAFÍA 1. vasco, Universidad del país. Campus Gipuzkoa. Fórmula stokes (en línea) (citado el: 08 de 05 del 2015) http:http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes/stoke s.html

2. Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik; Fachbuchverlag Leipzig, 16. Auflage 1996. 3. Rodrigo Julián, universidad del cauca, guía de laboratorio de física de fluidos. (pág. 38) medida de la viscosidad por el metodo de Stokes. 4. Alvarado, (17 junio 2013) viscosidad mecanica de fluidos. http: s.slideshare.net/alexanderalvarad/informe-de-viscosidadmecnica-de-fludos.