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esto es lo que es....

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Laboratorio De Mecánica De Fluidos ING215L Profesor Alexander Joan Pimentel Ceballos Sección 04 Estudiantes Karolaan Lorenzo - 1085176 Albert Polanco - 1085064 Práctica #1

Introducción Para estudiar un fluido que esté estático o en movimiento, es importante poder conocer y reconocer las propiedades que lo rigen. Para esto lo principal es conocer la definición de un fluido. Un fluido se define como “una sustancia que se deforma constantemente cuando es sometida a una tensión cortante, aunque esta sea muy pequeña”. Es decir, cualquier esfuerzo cortante aplicado a un fluido, no importa cuán pequeño sea, provocará un movimiento en el fluido. Este se moverá y deformará continuamente mientras se siga aplicando el esfuerzo cortante. Los fluidos presentan propiedades intrínsecas que los identifican. Entre las propiedades físicas que pueden definir un fluido están: ●

la densidad es una magnitud escalar que permite medir la cantidad de masa que hay en determinado volumen de una sustancia. densidad = masa / volumen

●

El volumen específico es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. se calcula como el recíproco de densidad.

●

Se llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen. peso especifico = fuerza / volumen

●

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional, peso específico = fuerza / volumen.

●

la viscosidad es la resistencia que presenta un fluido a ponerse en movimiento.

Objetivos ●

Determinar las propiedades físicas de los fluidos: densidad, el volumen específico y el peso específico de distintos líquidos; a una temperatura y presión atmosférica determinada.

●

Determinar la viscosidad de varios fluidos a temperatura ambiente y presión atmosférica, utilizando el viscosímetro de esfera descendente.

Medios y equipos a utilizar ● ● ● ● ●

Balanza de precisión Probetas de 300 ml Termómetro 0‐100ºC Líquidos a ensayar Paño de limpieza

Líquidos a ensayar: ● ●

Agua Aceite

Parte A ‐ Propiedades físicas La densidad absoluta (ρ) de un fluido se define como la relación entre la masa y el volumen que ésta ocupa.

Tiene como dimensiones [M/L3]. Siendo su unidad de medida en el SI (kg/m3). La densidad absoluta de los líquidos depende de la temperatura y es prácticamente independiente de la presión, por lo que se pueden considerar incompresibles. Para agua a presión estándar (760 – mm Hg) y 4 C; = 1000 kg/m3. El volumen específico es el recíproco de la Densidad ocupado por una masa unitaria de fluido.

Es decir, es el volumen

Tiene como dimensiones [L3/M]. El peso específico de un fluido es el peso por unidad de volumen. Este varía con la altitud, ya que depende de la gravedad.

Tiene como dimensiones [F/L3]. El peso específico es una propiedad útil cuando se trabaja con estática de fluidos o con líquidos con una superficie libre. Densidad relativa o gravedad específica (Sg): Otra forma de cuantificar la densidad o el peso específico de un líquido se hace refiriéndose a los correspondientes al agua, esto es:

Se conoce como densidad relativa (S) y no tiene dimensiones.

Procedimiento experimental (Parte A) 1. Encender la balanza y esperar a que se auto calibre. 2. Elegir el sistema de medidas a utilizar. 3. Colocar la probeta vacía sobre el platillo de la balanza. Se deben de utilizar tres diferentes probetas. (una para cada fluido: alcohol, aceite y agua) ya que quedan residuos de estos y pueden alterar los resultados. 4. Reiniciar la balanza (Botón O/T ) 5. Verter el líquido a ensayar en la probeta, y leer el volumen con tanta precisión como sea posible. 6. Tomar la lectura de la masa del líquido. 7. Tomar la temperatura del líquido. 8. Calcular la densidad, volumen específico y peso específico (llenar tabla). 9. Medir la densidad relativa de cada líquido con el hidrómetro, dejándolo caer en el líquido y leyendo el valor correspondiente en la escala. Multiplicar este valor por 1000 para hallar la densidad en kg/m3 del líquido y anotar estos valores en las tablas correspondientes. 10. Limpiar y ordenar los instrumentos utilizados.

Presentación de los cálculos y resultados Datos con probeta 1

2

Líquido a ensayar

Masa del líquido (g)

Agua

3 Volumen del líquido (ml)

247.54

4 Temperatura (°C)

250 28

Aceite

176.81

200

Resultados con probeta 5

6

7

8

9

10

11

(kg)

Volumen (10‐6 ml) (m3)

Densidad Absoluta (kg/m3)

Densidad Relativa (S) – adim. –

Volumen Específico (r) (m3/N)

Peso Específico (g) (N/ m3)

agua

0.24754

0.00025

990.16

0.99016

1.0099x10-3

9713.46

aceite

0.17681

0.0002

884.05

0.88405

1.1311x10-3

8672.53

Líquido Ensayado

Masa (10‐3g)

Parte B ‐ Viscosidad Medios y equipos a utilizar • • • • • •

Viscosímetro de esfera descendente Esferas de acero Pie de rey Cronómetro Termómetro Hidrómetro

Marco Teórico La viscosidad es la resistencia que presenta un fluido al movimiento. Esta resistencia depende fundamentalmente de la cohesión y de la capacidad de intercambio molecular. A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad disminuye en los líquidos y aumenta en los gases.

La viscosidad puede clasificarse en viscosidad dinámica o absoluta, representada por μy viscosidad cinemática, representada por v. Según la ley de viscosidad de Newton:

Donde τ = esfuerzo cortante du/dy = gradiente de velocidad oíndice de deformación cortante µ = viscosidad dinámica La viscosidad puede ser dinámica o cinemática. De acuerdo a Joseph Maxwell la viscosidad dinámica se puede definir de la siguiente manera: Si dos superficies planas están colocados de forma paralela entre sí y a una distancia constante, si el espacio entre ellos está completamente lleno de líquido, y si una de las superficies planas se mueve de forma paralela a su superficie a una velocidad constante con respecto al otro, entonces la fuerza por unidad área que actúa sobre cualquier superficie plana, en forma de una resistencia al movimiento es numéricamente igual al coeficiente de viscosidad del fluido. La viscosidad cinemática es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad.

Procedimiento experimental (Parte B) 1. Llenar el tubo de descenso del viscosímetro con el primer líquido a ensayar. Medir los diámetros de las esferas con el pie de rey y anotar los datos en la tabla. 2. Medir y marcar en el tubo de descenso la distancia a recorrer por las esferas. 3. Dejar caer cada esfera y medir con el cronómetro el tiempo que tarda en recorrer la distancia marcada. Con estos datos, calcular la velocidad de caída de cada una. Repetir para cada líquido.

Datos

Distancia a recorrer por las esferas.

0.255 mts

Diámetro promedio de las esferas.

0.000315 mts

Gravedad específica de las esferas de acero: 7.8

Presentación de resultados y cálculos Para cada uno de los líquidos, calcular:

● La velocidad de caída de cada esfera v= d/t

d = distancia recorrida t = tiempo

● La viscosidad dinámica para cada esfera

Líquido

Temperatura (oC)

Peso específico Kn/m3

Distancia (mm)

Tiempo (seg)

Velocidad (mt/seg)

Viscosidad (kg/m.s)

Aceite

28

8,967

255

2.33

0.1094

3.40x10-3

Guia de Síntesis Parte A: 1.¿Cuáles son las diferencias entre las sustancias ensayadas con relación a su peso específico? El agua presenta un peso específico más elevado en comparación con el aceite. 2.¿Cuáles son las diferencias, si existen, entre los valores obtenidos experimentalmente y los presentados en el texto o referencia? ¿A qué se deben? Las diferencias que existen se deben a los errores por parte de quien los mide, se deben en su mayoría a problemas de inexactitud. 3.¿Cómo serían los resultados experimentales si la temperatura ambiental fuera menor? ¿Por qué? El comportamiento de estos podría variar según la temperatura,, a temperaturas ambientes normales los líquidos fluyen normalmente, en el caso del aceite, mientras mayor sea la temperatura mejor, pero para el agua existe un punto de ebullición donde pasa a ser gas. 4.¿Cómo serían los resultados obtenidos en el laboratorio si los ensayos se realizan a nivel medio del mar? ¿Por qué? Serian diferentes, debido a que la presión atmosférica será diferente por ende los resultados serán diferentes.

Parte B: 1.¿Presentan los líquidos ensayados resistencia al movimiento? ¿Por qué?

definitivamente ya que la esfera dejada caer en el viscosímetro baja menor que si cayera en el vacío y todo esto para crear un efecto cortante, mostrando así resistencia al moverse frente a este esfuerzo. 2. ¿Cómo serían los resultados experimentales si la temperatura ambiental fuera mayor o menor? ¿Por qué? si la temperatura fuera menor, las moléculas presentaban mayor resistencia a desplazarse y las esferas cayeran más lentamente. y al contrario si la temperatura fuera mayor la viscosidad sería menor. 3. ¿Influye en el experimento el tamaño de las esferas utilizadas? ¿Por qué? sí porque mientras mayor dimensiones tengan las esferas mayor será el espacio para que las moléculas ejercen un esfuerzo, lo único que se mantienen igual es la viscosidad. 4. Mencione tres fuerzas que influyen en la esfera mientras ésta se encuentra sumergida en el líquido. la gravedad. la presión del mismo fluido sobre la esfera. el peso de la misma. 5. Investigue y hable brevemente sobre la ley de Stokes. La Ley de Stokes, formulada por George Gabriel Stokes, describe la relación entre la fuerza de fricción de una esfera que se mueve dentro de un líquido y otras magnitudes (como el radio o la velocidad de la partícula). Si una esfera o un cuerpo se mueve a través de un líquido (fluido), deberá superarse una fuerza de fricción. 6. ¿Qué son los viscosímetros y cuales son los tipos de viscosímetros? Los viscosímetros son instrumentos diseñados y especializados para realizar la medición del nivel de viscosidad de fluidos. También permiten medir otros parámetros de flujo de los fluidos. Por lo general, los viscosímetros tienen la apariencia de tubos capilares calibrados. Viscosímetros de cilindros coaxiales Este tipo de viscosímetros consta de dos cilindros, uno interno y otro externo. Lo que permiten los viscosímetros de cilindros coaxiales es realizar la medida de la viscosidad absoluta de un fluido. Viscosímetros análogos Los viscosímetros análogos se forman con un disco o un cilindro que se encuentra suspendido y gira por la acción de un motor sincrónico. viscosímetros rotacionales digitales Para asegurar una medición exacta del nivel de viscosidad de fluidos, los viscosímetros rotacionales digitales son la elección adecuada

karolaan lorenzo trejo

my video de experimentación karolaan lorenzo: ●

https://drive.google.com/file/d/1N1JOAMXjr4pwcisW3A4mQm7inB4PnNu3/view? usp=sharing

Albert Polanco García Video de experimentación: Torre de fluidos ● https://drive.google.com/drive/folders/1evLGG84PpYLI8GwbR3hhSY3mpfubQx-C

investigación: ●

https://www.youtube.com/watch?v=HmjKQhGcKs8

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https://www.youtube.com/watch?v=mOFPsTVM_6Q&feature=emb_logo...