Labo Fiqui Densidad Y Viscocidad 2018.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA PRÁCTICA N°2: EVALUACIÓN DE LA DENSIDAD Y VISCOCIDAD DE LÍQUIDOS

Profesor(a): Montoya Rossi, Eduardo H. Alumnos:

Fecha de Realización de la Práctica:

21/09/18

Fecha de Entrega de informe:

28/09/18

LIMA, PERÚ 2018 – I

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ÍNDICE Carátula......................................................................................................... 1 Índice.............................................................................................................. 2 Introducción ................................................................................................. 3 Resumen........................................................................................................ 4 Principios Teóricos....................................................................................... 5 Detalles experimentales .............................................................................. 8 Tabulación de datos y resultados .............................................................. 9 Cálculos........................................................................................................ 10 Análisis y discusión de resultados.............................................................. 13 Conclusiones................................................................................................ 14 Recomendaciones........................................................................................ 14 Bibliografía.................................................................................................. 15 Apéndice ..................................................................................................... 16

DETALLES EXPERIMENTALES

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MATERIALES -

Para la experiencia de laboratorio se usó un Viscosímetro de Ostwald, una pipeta de

10mL, bombilla de jebe, termómetro, vasos de 250Ml, 400mL y 1000mL, un picnómetro y una cocinilla eléctrica. REACTIVOS -

Se utilizó el agua destilada y propanol.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.

Medición de la Viscosidad de Líquidos con el Viscosímetro Ostwald

-

Antes de empezar la experiencia se lavó y secó en la estufa el viscosímetro. Luego de

ello se agregó agua destilada con la pipeta hasta bordear el total del bulbo 1 del viscosímetro y este se colocó en un baño de temperatura de 30ºC. Después de 3 minutos, una vez el viscosímetro se acoplo al calor del baño, se colocó una bombilla de jebe en el extremo del viscosímetro para que subiera el líquido por el bulbo 2 y se midió el tiempo que se demora en pasar las marcas a y b del viscosímetro. La misma experiencia se repitió usando propanol en vez de agua destilada, y después se realizó ambas a temperatura de 20°C.

2.

Determinación de la densidad mediante el método del Picnómetro

-

Antes de empezar la experiencia se lavó y secó en estufa el picnómetro. Luego de ello

se llenó por completo el picnómetro con agua destilada y se llevó a un baño de temperatura de 30ºC, se dejó por 5 min en el baño, se secó por fuera y se procedió a pesar. De la misma forma se realiza el procedimiento mencionado usando propanol en vez de agua destilada y después se realizó ambas a temperatura de 20°C.

TABLA DE DATOS Y RESUTADOS EXPERIMENTALES

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Tabla N°1: Condiciones de Laboratorio Temperatura (°C) 19.9

Presión (mmHg) 751.3

Humedad Relativa (%) 95

Tabla N°2: Datos del tiempo escurrimiento del agua y del 2-propanol a diferentes temperaturas Líquidos Agua destilada Propanol

Temperatura (°C) 30 20 30 20

Tiempo 1 7.80 13.31 26.76 31.60

Tiempo 2 7.75 13.45 26.38 30.69

Tiempo 3 7.90 13.54 27.13 31.40

Promedio 7.817 13.433 26.757 31.230

Tabla Nº3: Datos para la Densidad del Agua Destilada y la Leche Evaporada o o o

Peso del picnómetro vació: W1, W3 Peso del picnómetro con 2-propanol: W4 Peso del picnómetro con agua destilada: W2

Líquidos Agua destilada y Propanol

Temperatura (°C) 20 30

W3 (g) 11.2997 11.2968

W4 (g) 19.3411 19.2452

W1 (g) 11.4157 11.3245

W2 (g) 21.5685 21.5104

Tabla Nº4: Valores teóricos de la densidad y viscosidad del agua TEMPERATURA(°C) 30 20

DENSIDAD1 (g/mL) 0.9957 0.9982

VISCOSIDAD2 (cp) 0.798 1.003

Tabla Nº5: Valores teóricos de la densidad y viscosidad del 2-propanol TEMPERATURA(°C) 30 20

DENSIDAD3 (g/mL) 0.7926 0.7855

VISCOSIDAD4 (cp) 1.77 2.44

Tabla N°6: Cálculo de la Gravedad Específica, Densidad y Viscosidad del 2-propanol TEMPERATURA (ºC) Ge Densidad (g/mL) Viscosidad (cp)

30 0.7803 0.7769 2.1743

20 0.7920 0.7906 1.8350

Tabla N°7: Datos para la gráfica experimental de Log(n) vs 1/T para el 2-propanol TEMPERATURA(°C) T (K)

VISCOSIDAD (cp)

Log (n)

1/T

5

30 20

303 293

2.1743 1.8350

0.3373 0.2636

0.003300 0.003236

Tabla N°8: Datos para la gráfica teórica de Log(n) vs 1/T para el 2-propanol TEMPERATURA(°C) T (K) 30 303 20 293

VISCOSIDAD (cp) 1.7700 2.4400

Log (n) 0.2480 0.3874

1/T 0.003300 0.003236

Tabla N°9: Porcentaje de error de la densidad y viscosidad del 2-propanol. Temperatura(°C) Densidad Viscocidad (cp)

20 30 20 30

Valor teórico 0.7855 0.7926 2.4400 1.7700

Valor experimental 0.7906 0.7769 1.8350 2.1743

Porcentaje de error 0.6493(exceso) 1.9808(defecto) 24.7951(defecto) 23.0113(exceso)

EJEMPLOS DE CÁLCULOS Cálculo de la Densidad experimental del 2-propanol Hallaremos el valor experimental de la densidad del propanol a 20°C y a 30°C para ello emplearemos la fórmula siguiente:

.......................... (I)

Pero el volumen es igual para ambos (muestra y agua), entonces:

Reemplaza la palabra “leche” por la de “propanol”.

……………….. (II) Reemplazando en (I):

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.................(III) Cálculo la densidad experimental del 2-propanol a 20°C Dato de tablas: Paguat°20 = 0.9982 Reemplazando en (II): para calcular la gravedad específica Ge20°C = (19.3411 – 11.2997) / (21.5685 – 11.4157) = 0.7920 Reemplazando en (III): para calcular la densidad P2-propanolt°20 = 0.7920* 0.9982 = 0.7906g/ml Cálculo la densidad experimental del 2-propanol a 30°C Dato de tablas: Paguat°30 = 0.9957 Reemplazando en (II): para calcular la gravedad específica Ge30°C = (19.2452 – 11.2968) / (21.5104 – 11.3245) = 0.7803 Reemplazando en (III): para calcular la densidad P2-propanolt°30 =0.7803 * 0.9957 = 0.7769g/ml

Cálculo de la densidad teórica del 2-propanol Se puede calcular la densidad de cualquier líquido, en este caso el del 2-propanol, a través de la siguiente fórmula:

…………………….. (I) Cálculo de la densidad teórica del 2-propanol a 30°C Datos: T0 = 20ºC pt02-propanol= 0.7855 g /ml. TX = 30ºC B 2-propanol= 9 x 10-4 ºC-1

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Reemplazando en (I) p30°2-propanol = 0.7855 g/ml / 1 – 9 x 10-4 ºC-1 * (30°C – 20°C) = 0.7926 g/ml

Cálculo de la viscosidad experimental del 2-propanol Aplicamos la ley de Poiseville para obtener la viscosidad de la muestra, en este caso tenemos al 2-propanol:

…………….. (I) Cálculo de la viscosidad experimental del 2-propanol a 20°C Reemplazando en (I) n1 / 1.003 = 0.7855 * 31.230 / 0.9982 * 13.433 n1 = 1.8350 cp Cálculo de la viscosidad experimental del 2-propanol a 30°C Reemplazando en (I) n1 / 0.798 = 0.7926 * 26.757 / 0.9957 * 7.817 n1 = 2.1743 cp Cálculo del porcentaje de error de viscosidad del 2-propanol a 20°C:

% Error = [/ 2.4400 – 1.8350 /] / 2.4400 * 100% = 24.7951%(defecto) Cálculo del porcentaje de error de viscosidad del 2-propanol a 30°C:

% Error = [/ 1.7700 – 2.1743/] / 1.7700 * 100% = 23.0113%(exceso) Gráfico de Log(n) vs 1/T

8

0.45

Log(n) vs 1/ T

0.4 0.35 0.3

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.00323

Gráfico Teórico

0.00324

0.00325

0.00326

Gráfico Experimental

0.00327

0.00328

0.00329

0.0033

0.00331

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN

●

Se puede percatar que, al sacar los errores porcentuales de las densidades entre la

experimental y la teórica, no varía mucho y ya que su error es menor al 5 % (margen adecuado de error), incluso menor al 2% en ambas temperaturas de 20° y 30°, se puede decir que hubo una buena realización de la práctica. En otra parte, los errores porcentuales de las viscosidades resultaron fuera del rango moderado de error, llegando en ambos caso bordear el 23-24 % de error, en exceso a temperatura de 30° y en defecto a temperatura de 20° y eso lo podemos observar en el gráfico de Log(n) vs 1/T donde una gráfica va hacia abajo (la experimental) debido a los errores que le dan esa forma en contraste a la gráfica teórica que va en dirección hacia arriba.

CONCLUSIONES

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●

Podemos concluir que el método del picnómetro es un método muy preciso; además, a

través de la ayuda de una balanza analítica en los valores de los pesos, contribuye a tener valores exactos y a su vez estos harán posible unos cálculos más precisos, de este modo, al determinar la densidad experimental, estará muy próxima a la teórica. ●

Concluimos que los tiempos hallados con el viscosímetro de Ostwald y las densidades

teóricas del agua destilada influyen demasiado al determinar las viscosidades del 2-propanol, entre más intentos hagamos al determinar el tiempo de escurrimiento del agua y del 2-propanol, podemos darnos una idea del tiempo óptimo para obtener un menor margen de error; además, Agregando más cifras significativas en los datos y cálculos, menos margen de error habrá.

RECOMENDACIONES

●

Tratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el viscosímetro

Ostwald, para no alterar la determinación del tiempo de escurrimiento de las sustancias ya que estas deben ser lo más exactas posibles para un resultado preciso de las viscosidades de las sustancias. ●

Los materiales que se utilizan para las diversas mediciones se deben lavar (de

preferencia con detergente y abundante agua) y secar por completo en la estufa. ●

El picnómetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar; luego del baño se

debe de secar por completo el picnómetro antes de ser pesado. ●

Procurar que el agua no sobrepase el capilar del picnómetro a la hora del baño.

●

Mantener lo más posible la temperatura estable y constante en el baño del picnómetro.

●

Manipular los instrumentos con cuidado y manejar apropiadamente la cocinilla

eléctrica y la estufa.

BIBLIOGRAFÍA

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●

Crockford H., Navell J., "Manual de Laboratorio de Química Física", 1ra ed, Ed. Alambra, Madrid, 1961, pag 70 – 73.

●

Gilbert W. Castellan, "Fisicoquímica", 2da edición PAG. 792

● Lewis r.b. Propiedades fisicoquímicas de los alimentos y los sistemas de procesado Pag. 127 ●

Maron S., Lando J, "Fisicoquímica Fundamental", 2da ed, Ed. Limusa, México, 1987, pag 70 – 75.

●

Pons Muzzo G., "Fisicoquímica", 5ta edición, Ed. Universo SA, Lima, 1981.

● http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/javascript/water-density.html ● http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf ● http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:7mBR2jB_8eQJ

LISTA DE REFERENCIAS http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/javascript/water-density.html 2

http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf

3

www2.inecc.gob.mx/sistemas/plaguicidas/pdf/Alcohol_isopropilico.pdf

4

https://es.wikipedia.org/wiki/2-Propanol

5

http://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index05.html

APÉNDICE

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Cuestionario Describe brevemente otros métodos experimentales para la determinación de la densidad y viscosidad de productos alimenticios. Método de Arquímedes para determinar densidades.5 El enunciado del principio de Arquímedes nos dice que todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta un empuje (fuerza) vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Basándonos en dicho principio podemos calcular la densidad de un sólido sumergiéndolo totalmente en un líquido de densidad conocida, con la ayuda de una balanza y teniendo en cuenta que en este caso el volumen del cuerpo y el del líquido desalojado son elementalmente iguales.

Fig.1. Describe el diseño experimental adoptado para llevar a cabo ambos experimentos.

Explique algunos métodos analíticos y/o monográficos para estimar la viscosidad de una sustancia. Método de stokes Este es el método más tradicional y se lo conoce también con el nombre del método de la esfera descendente. Se emplea para cualquier líquido en general. Mide en forma directa la viscosidad dinámica. Consiste en estudiar el movimiento de una esfera que cae en un medio viscoso. Cuando un cuerpo se mueve a velocidad relativamente baja a través de un fluido tal como un gas o un líquido, la fuerza de fricción puede obtenerse aproximadamente suponiendo que

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es proporcional a la velocidad, y opuesta a ella. Por consiguiente, escribimos Ff = fricción del fluido = - Kη v El coeficiente de fricción K, depende de la forma del cuerpo. Por ejemplo, en el caso de una esfera de radio R, un cálculo laborioso indica que K = 6 π R, relación conocida como la ley de Stokes. El coeficiente η, es la viscosidad dinámica. Depende de la fricción interna del fluido (fuerza de fricción entre diferentes capas del fluido que se mueven a diferentes velocidades). Método: viscocímetro de Saybolt La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una indicación de su viscosidad, este es el principio por el cual está basado el viscosímetro universal. La muestra del fluido se coloca en el aparato después de que se establece el flujo se mide el tiempo requerido para colectar 60 ml. de fluido. El tiempo resultante se reparta como la velocidad del fluido en segundos universales de Saybolt. Metodo: viscosímetro de hoppler Está basado en una modificación del Viscosímetro de bola, aquí la esfera rueda en el interior de un tubo que puede inclinarse un ángulo determinado. Las medidas de la viscosidad deben hacerse a diferentes temperaturas del fluido, donde se cumple que: n = t * (p1 – p2) * K Donde Viscosidad absoluta (n), Densidad de la bola (1), Densidad del aceite (2), Tiempo de caída (t), Constante de la esfera (K) y el valor de la constante K depende del tipo de esfera a utilizar.

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Elaborar una tabla de densidad y viscosidad de productos. Producto Pan de angel Pan de mermelada de manzana Pastel de plátano

Agua (%) 36.1 23.1

34.1 37.1 Pastel de cereza 27.1 28.2 Pastel de 31.9 chocolate 24.3 Gelatina de uva 42.0 42.0 Gelatina de 41.0 fresa 41.0 Carne jugosa 23.9 Harina de trigo 40.4 Fuente: Sweat. (1985).

T° C 23 23

P (kg/m3) 147 300

Cp (kj/kg C) 2.63 2.25

23 23 23 23 23 23 0 20 10 40 23 23

1153 350 1152 330 340 1180 1320 1320 1310 1310 1240 1190

2.52 2.59 2.45 2.47 2.57 2.40 2.35 2.47 2.52 2.70 1.29 2.85