LAB N° 1: MASA MOLAR DE UNA SUBSTANCIA POR REACCION QUIMICA LIBERANDO GAS

OBJETIVO:

Determinar la Masa Molar de una substancia haciendo las mediciones experimentales de las variables correspondientes, basándose en el método de Víctor Meyer. En este experimento se determina la Masa Molar del Magnesio (Mg).

FUNDAMENTO TEORICO:

En el procedimiento de Víctor Meyer se volatiliza una masa conocida de substancia de manera que desplace de un tubo de volatilización un volumen correspondiente de aire. El aire se recoge sobre agua o mercurio y se mide su volumen a la presión barométrica y a una temperatura conocida. En el presente experimento se mide el volumen de gas H2 con impurezas de vapor de agua (H2O), desprendidos en la reacción química de Mg metálico con HCl en solución acuosa 1:2 (un volumen de HCl cc. 36.7% en peso y 2 volúmenes de agua); determinándose la masa molar del magnesio en base a este volumen, mediante la aplicación de la Ley de los gases ideales y La Ley de Dalton, y la estequiometria de la reacción:

Mg(s )+2 HC l(ac)→MgCl2(s)+H2 (g)

El vapor de agua que acompaña al gas H2 no se debe a la reacción química sino solamente a un cambio de fase de líquido a vapor.

Según la estequiometria de la reacción:

nH 2=nM g(s)=mMg (s )

MMg………(1)

Donde “n” indica número de moles, “m” masa y “M” masa molar (masa atómica en el caso del Mg).

De la Ley de los gases ideales se puede formular:

nH 2 (g)=pH 2 (g )VRT

………(2)

Siendo pH2 (g), la presión parcial del gas H2, V el volumen total que incluye el volumen del H2 (g) y el de H2O (g), y T la temperatura de la experiencia en escala absoluta.

Por La Ley de Dalton:

pH 2(g )+ p H2O(g )=P………(3)

Donde P es la presión total del sistema (barométrica).

De la combinación de las ecuaciones (1), (2) y (3) resulta:

MMg=mMg RT[P−pH 2O(g) ]V

……… (4)

La ecuación (4) permite el cálculo de la masa molar del magnesio MMg conociendo mMg, T, P y V, determinados experimentalmente. La presión de vapor de agua (pH2O (g)), puede obtenerse de tablas (tablas críticas) o por cualquier otro medio a la temperatura de la experiencia.

MATERIAL Y EQUIPO:

Cinta de Mg metálico matraz de reacción

Embudo de llave termómetro bureta de gases

soporte

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Llenar con una cantidad adecuada de agua al sistema. Dentro del matraz de reacción se coloca la muestra de cinta de magnesio pesada analíticamente, aproximadamente 0.004 g verter en él, tubo de llave 20 ml de solución acuosa de HCL.

Anotar la lectura observada del volumen inicial. Dejar caer los 20 ml de HCL contenidos en el embudo de llave, anotar el volumen final. Tomar nota de la temperatura del termómetro adherido a la bureta, considerar el inicio y el termino de la reacción; en forma análoga considerar la presión barométrica, controlándola en un barómetro cercano al lugar del experimento.

CÁLCULOS EXPERIMENTALES:

Peso del magnesio: 0.04 g

V 1=16.4 ml V 2=79.9ml ∆V=63.0ml

volumendelMgCl2=21.6ml V neto=63.0−21.6=41.1ml

PH2O=23.76mmHgdatoencontrado en tablasa25 °C

PbarometricaH 2=759.2mmHgT=25 °C

Cálculos:

PH2=Pbarmt−PH 2O=759.2mmHg−23.76mmHg=735.44mmHg

PH2=735.44mmHg

Transformando la presión en atmosferas:

PH2=735.44mmHg( 1atm

760mmHg )=0.9677atm PH2=

nH 2RTV

−−−−(1)

De la ecuación (1): nH 2=

PH 2V

RT=

(0.967 atm ) (0.0414 L )

(0.0822 L−atmmolK ) (298K )

=1.6395 x 10−3moles

Por definición se sabe que: nH 2=nMg=1.6395 x10−3moles

nMg=mMg

MMg→MMg=

mMg

nMg= 0.04 g

1.638 x10−3mol=24.42 g

mol

MMg=24.42 gmol

masamolar delMg calculadoexperimentalmente

Calculamos el porcentaje de error:

x=24.42 gmol

valor experiemntal

μ=24.3 gmol

valor verdaderohalladoen tabla periodica

%E= x−μμ

x100=0.1224.3

x100=0.49 %

Porcentaje de errores 0.49 % como es positivo es error por exceso.

CONCLUCIONES:

Se cumplió con el objetivo de esta práctica que era determinar la Masa Molar del Magnesio (Mg) basándose en el método de Víctor Meyer.

Después de haber realizado el experimento se puede ver claramente que los resultados obtenidos y los que aparecen en tablas se aproximan. Esto puede deberse a la inexactitud que se tuvo al hacer el experimento.

Como el error es de 0.49 % se puede que es un error por exceso.

LAB N° 2: MASA MOLAR Y DIAMETRO MOLECULAR DE UN GAS POR EFUCION GASEOSA

OBJETIVOS: Determinar la masa molar y diámetro molecular de un gas, en base a la

medición experimental de los tiempos de efusión a través de un orificio de un volumen de gas examen y de igual volumen de otro gas tomado como referencia.

Ilustrar por ende la aplicación la ley de Efusión Gaseosa de Graham y Teoría Cinética de los gases.

FUNDAMENTO TEORICO:La ley de Graham establece que “las velocidades de difusión de volúmenes iguales de gases diferentes a las mismas condiciones de presión P y temperatura T, atravesó de un orificio, son inversamente proporcionales a las raíces cuadrados de su masa molares o densidades”

U 1

U 2=√ M 1

M 2……… ( A )

Donde U simboliza velocidad (velocidad cuadrática media) y M la masa molar.

Ala ecuación (1) se llega teniendo en cuenta la teoría de los gases de esta teoría se obtiene primero.

U=√ 3 RTM

………(B )

Siendo R la constante de los gases y T la temperatura absoluta. Aplicando la Ec. (B) a dos gases diferentes 1y 2 y relacionando resulta la Ec. (A)

Se demuestra q las velocidades de efusión so inversamente proporcionales a los tiempos de efusión t, es decir:

t1

t1=

U2

U2……… (C )

De las ecuaciones A y C se tiene:

t1

t1=√ M 2

M 2………(D )

Dónde: “n” = viscosidad y se define:

n=13VLρ (0)

Dónde: v = es la velocidad media L = el paso libre medio ρ = la densidad del gas. El diámetro molecular “α” se relaciona al paso libre medio por:

α 2= 1√2n∗lπ

−−−−−(1)

Dónde: n¿=¿ Número de moléculas por cm3 de gas.

Combinando las ecuaciones (3) considerando los gases como ideales; y utilizando otras relaciones matemáticas se obtienen:

α 2α 1

=( t 1t 2 )

1/2

(M 1M 2 )

1 /4

(4)

Que es la expresión para la razón de diámetros de las moléculas de los dos gases.

MATERIALES Y EQUIPOS:Materiales:

Fusiómetro (Aparato de Schilling)

Cronometro Barómetro Termómetro

Mangueras Pera de goma Etc.

Reactivos:

Agua destilada Oxigeno Aire

Fusiómetro Cronometro Barómetro y termómetro

Mangueras Pera de goma

Agua destilada

PROCEDIMIENTO: Al fusiómetro previamente limpio se le llena con una cantidad adecuada

de agua. Se permite la salida del oxígeno y el aire hacia la atmosfera atreves del

orificio. Se mide el tiempo de ascenso del nivel del agua en el tubo inferior

desde la marca inferior hasta la marca superior esto se realizó por 3 veces y luego se soco el promedio de tiempo.

Controlar la temperatura a ambiente y la presión barométrica. CALCULOS:Datos:Masa molar del aire: 29.0 g/mol aproximadamente.

Para el aire Para el oxígenoEXPERIMENTO TIEMPO (s) EXPERIMENTO TIEMPO (s)

01 2.3000 01 2.520002 2.2400 02 2.430003 2.4000 03 2.360004 2.4700 04 2.4700

T promedio 2.3525 T promedio 2.4450

t 2=2.445 s deO2 y t 1=2.3525 sde aire

t2

t1=√ M 2

M 2⟹ 2.4450 s

2.3525 s=√ M 1

29 gmol

⟹M 1=31.325 gmol

Masa molar de oxigeno teóricamente 32 gmol

Calculando el % de error relativo es:

%E=31.325−3232

∗100=−2.11%es unerror por defecto .

CONCLUSIONES:

El diámetro molecular en ese experimento no se logró determinar especialmente del aire por que este esta principalmente formado por un conjunto de átomos químicos (H, O, N, etc.).

Como el error es de -2.11 % se puede que es un error por defecto.

LAB N° 3: PRESIÓN DE VAPOR Y CALOR MOLAR DE VAPORIZACIÓN DE UN LÍQUIDO

OBJETIVOS:

Medir experimentalmente la presión de vapor saturado de un líquido en varias temperaturas, en base a estos datos y la aplicación de la ecuación de Clausius Clapeyron, determinar gráficamente el calor molar de vaporización de un líquido y establecer una ecuación que permita el estudio de la variación de la presión de vapor con la temperatura. En este experimento se usa el método dinámico o de ramsay-young.

FUNDAMENTO TEORICO:

La existencia de la presión de vapor saturado (vapor en equilibrio con el líquido) y su aumento con la temperatura, se interpreta como una secuencia de la distribución de energía de maxwell y Boltzman. Por distribución de energía, aun bajas temperaturas unas, una fracción de moléculas en el líquido tiene energía excedente a la energía cohesiva del líquido (2), fracción que incrementa rápidamente con el aumento de temperatura, resultando rápido aumento de la presión de vapor. Esto implica que a determinada temperatura, un líquido con energía cohesiva grande (calor molar de vaporización grande) tendrá una presión de vapor pequeña, y un líquido con energía cohesiva pequeña (calor molar de vaporización pequeño) tendrá un presión de vapor grande.

La temperatura a la cual la presión de vapor saturado es igual a 1 atm, se denomina punto normal de ebullición de un líquido.

La variación de la presión de vapor con la temperatura de ebullición de un líquido, se estudia a través de la ecuación de Clausius-Clapeyron, que en su forma integrada con constante de integración “C” suponiendo que el calor molar de vaporización constante, ∆Hv, se expresa:

LnP=−(∆Hv /RX)1 /t+C

Y entre límites

Ln(P2/P1) = (∆Hv/R)((T2-T1)/(T2xT1))

Siendo “P” la presión de vapor, “T” la temperatura de ebullición absoluta y “R” la constante de los gases. Los subíndices “1” y “2” se refieren a condiciones iníciales y finales.

Midiendo experimentalmente la presión de vapor a varias temperaturas se puede graficar valores de LnP vs 1/T, y desacuerdo la ecuación (3.1) se obtendrá una recta. De la ordenada de origen se determinara “C”, y de la pendiente de la recta el calor molar de vaporización del líquido ∆Hv.

MATERIAL Y EQUIPO

Líquidos examen: benceno, etanol, acetona, etc.: probeta, bureta, embudos; equipo para determinación de calor de vapor: matraz de ebullición con trozos de porcelana para la regulación de ebullición y manta de calentamiento con regulador de voltaje, condensador Allihn, termómetro de precisión de 0 – 100 0C; manómetro de mercurio, bomba de vacío, termómetro (para temperatura ambiente), barómetro, soportes, pinzas, mangueras de jebe o goma, etc.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Después de limpiar adecuadamente el aparato de presión de vapor, se llena el matraz de ebullición (conteniendo previamente los trozos de porcelana y el termómetro insertado en el lugar respectivo) con cierta cantidad de líquido.

Luego se conecta el aparato al manómetro de Hg cerciorándose que no haya fugas en la conexiones; y se provee a l sistema de una adecuada refrigeración.

Se somete al vacío el sistema de ebullición hasta una presión determinada, y se suministra calor a la cámara de ebullición a través de la manta de calentamiento operando el regulador de voltaje progresivamente. Proceder a la toma de lecturas de voltaje en la cámara de ebullición cada 5 cm Hg De aumento de presión en el momento que se observa una ebullición suave.

Utilización de datos, cálculos y resultados:

Tabular los datos detalladamente. Trazar graficas de presión de vapor “P” vs temperatura absoluta “T”, y de ln P vs 1/T, de esta última determinar los valores de la constante de integración “C” y el calor molar de vaporización de un líquido ∆Hv (Ec. 3.1).

Establecer una ecuación para el estudio de la variación de la presión de vapor de un líquido con la temperatura en la forma:

Ln P = -A(1/T) + B

Ajustando previamente los valores de las constantes A y B por el método de los mínimos cuadrados. Discutir los resultados de presión de vapor y calor molar de vaporización comparándolos con los obtenidos de fuentes bibliográficas a las mismas condiciones.

Tamb=23°C

CALCULOS, RESULTADOS Y CONCLUSIONES :

Exp

T(K)

1/T He(cm)

Hi(cm)

Pm = He- Hi

(mmHg)

Pb(mmH

g)

P = Pb + Pm

(mmHg)

Ln P

1 302 3.3113x10-3 9 72 -630 759.2 129.2 4.86142 319 3.1348x10-3 12.

368.7 -564 759.2 195.2 5.2740

3 325 3.0764 x10-3

17 63.5 -465 759.2 294.2 5.6843

4 333 3.003x10-3 23. 57.5 -339 759.2 420.2 6.0407

65 339 2.9499x10-3 30.

950 -191 759.2 568.2 6.3425

6 347 2.8818x10-3 39.5

41.2 -17 759.2 742.2 6.6096

7 349 2.8653x10-3 40.4

40.4 0 759.2 759.2 6.6327

T=330.57 K

T=¿57.57 °C

−m=−3.80.8

=−∆HR

=4.751

∆ H=4.75∗R

∆H=4.75∗(1.987calmol )

∆ H=9.4383

calmol

∗4.184 J

1cal

∆ H=39.49 Jmol . K

Por el método de mínimos cuadrados:

ln P=−∆HvR ( 1

T )+CDónde:

y=ax+b

y=lnP ;a=−∆H vR

; x= 1T;b=C

1/T (x) lnP(y) x^2 xy3.3113 4.8614 10.9647 16.09763.1348 5.2740 9.8270 16.53293.0764 5.6843 9.4642 17.48723.0030 6.0407 9.0180 18.1402

x 10-3

2.9499 6.3425 8.7019 18.70972.8818 6.6096 8.3048 19.04752.8653 6.6327 8.2099 19.0047

S= 21.2225 41.4452 64.4906 125.0199

Para hallar a y b, aplicando método de mínimos cuadrados:

a=N ×Σ( 1

T∗lnP)−Σ( 1

T )∗Σ ( lnP )

N∗Σ( 1T )

2

−(Σ 1T )

2 b=Σ( 1

T )2

∗Σ ( lnP )−Σ( 1T )∗Σ ( lnP )

N∗Σ( 1T )

2

−(Σ 1T )

2

Reemplazando:

a=7∗(125.0199 )−(21.2225 )∗(41.4452)

7∗(64.4906)−(21.2225)2 =−4.2751=α

b= (64.4906 )∗( 41.4452 )−(21.2225 )∗(41.4452 )(7∗(64.4906)−(21.2225)2 )

=18.8815

En (α):

∆ H vR

=4.2751⇒∆H v=35.5415 Jmol .K

Por lo tanto la ecuación de mínimos cuadrados por regresión lineal es:

ln P=−4.27511T

+18.8815

Calculamos el ERROR RELATIVO del experimentoERROR RELATIVO = MPRACTICO – MGRÁFICO x 100

MGRÁFICO

ERROR RELATIVO = (35.5415 – 39.49) g/mol X 100

39.49g/molERROR RELATIVO =-0.0999% (Error por defecto)

Conclusiones:

- Se determinó el calor de vaporización del agua directamente conociendo la cantidad del líquido que se evapora cuando una cantidad medida de calor en su punto de ebullición.

- En una vaporización el ∆ H v será siempre positivo y en una condensación será negativo y numéricamente igual al calor abosrbido en la vaporización.

LAB N° 4: CALOR ESPECÍFICO DE UN LÍQUIDOOBJETIVOS

Determinar experimentalmente el calor específico de un líquido usando corriente eléctrica como medio de calentamiento y midiendo el incremento de temperatura causado por este.

FUNDAMENTO TEORICO

El experimento se basa en el establecimiento de un balance de energía, entre la emitida por corriente eléctrica en forma de trabajo pasada atreves e una resistencia (alambre fino de aleación Cr-Ni) sumergida dentro de una determinada masa liquida, y la ganada por esa masa y por el equipo que la contiene, produciéndose en estos un incremento de entalpia. El experimento se realiza adiabáticamente y a presión constante (1 atm aproximadamente) y se mide el tiempo de suministro de corriente y el incremento de temperatura que esta origina en el sistema (liquido + equipo).

El trabajo omitido por la corriente eléctrica,W e y ejecutado sobre el sistema se da por:

W e (cal )=VIt

4.184………(1)

Donde “V” es el potencial eléctrico en voltios, “I” la intensidad de corriente en amperios y “t” el tiempo en segundos. Este trabajo no produce incremento de entalpia, H, en el sistema total, ya que haciendo las deducciones termodinámicas correspondientes, resulta:

W e=∆H………(2)

El incremento de entalpia del sistema total se expresa

∆H=(meC e+m1C1 ) (T 2−T1 )……… (3)

En donde “m” “C” y “T” simboliza la masa en gr., calor especifico en (cal/gr 0C) y temperatura en 0C, respectivamente; “e” y “l” indican el equipo y el líquido.

Haciendo (me Ce) = C (constante calórica del equipo), la ecuación (4.3) se transforma a:

∆H=(C+m1C1 ) (T 2−T 1)………(4 )

De la combinación (4.1), (4.2) y (4.3) resulta:

C1=1M 1 [ VIt

4.184(T 2−T 1)−C ]

La ecuación (5) permite el cálculo del calor específico del líquido examen “C1” previo conocimiento de la constante calórica del equipo “C”. Esta constante puede determinarse realizando un experimento con un líquido cuyo calor especifico se conozca, que generalmente es el agua cuyo calor especifico de 1 cal/gr 0C, y aplicando la ecuación (4.5) para el intervalo de tiempo considerado.

MATERIAL Y EQUIPO

Líquidos: agua, líquidos orgánicos, etc. Calorímetro: vaso Dewar de paredes aisladas de 500 cm3. Termómetro de precisión. Cronometro. Resistencia de alambre fino( aleación de Cr-Ni) Amperímetro

Voltímetro Reóstatos Fuente de poder de corriente continua (aprox. 12 voltios) o batería. Cables de conexión. Soportes Pinzas

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para este experimento se realizara lo siguiente:

Limpiar el calorímetro y sus accesorios para poder realizar bien el experimento.

Llenamos el calorímetro con una cierta cantidad de agua (en este caso será aprox. 200 g).

Insertamos el termómetro y el agitador en el tapón. Instalamos la resistencia (aleación de Cr-Ni) y taponamos el vaso Dewar. Instalamos todos tratando que el voltaje sea de 5 V, mientras regulamos

el reóstato adecuadamente. Anotamos datos esenciales como la “T” ambiente, presión barométrica y

la temperatura inicial. Cerraremos el circuito y procederemos a la toma de datos sobre la

temperatura. Así mismo lo haremos con el amperímetro y el voltímetro por espacio de

30s o 1 min y se realizara como máximo por 10 min. Podremos usar un estabilizador de voltaje si lo necesitáramos. Desconectamos y anotamos la temperatura ambiente y presión

barométrica finales.

CALCULOS, RESULTADOS Y CONCLUSIONES

exptiempo Temperatura Intensidad voltaje C

Segundos

° C K Líneas Amperios

Voltios Cal /K

1 0 28.2 301.2 0 0 02 30 28.3 301.3 142 2.84 4.133 60 28.5 301.5 142 2.84 4.124 90 29.2 302.2 142 2.84 4.115 120 29.8 302.2 142 2.84 4.096 150 30.2 303.2 142 2.84 4.09

7 180 30.6 303.6 142 2.84 4.108 210 31.1 304.1 142 2.84 4.099 240 31.6 304.6 143 2.86 4.0810 270 32.0 305.0 143 2.86 4.0911 300 32.5 305.5 142 2.84 4.0712 330 32.9 305.9 143 2.86 4.07 -13 360 33.4 306.4 143 2.86 4.03 0.48614 390 34.2 307.2 143 2.86 4.05 0.770615 420 34.6 307.6 142 2.84 4.05 0.564216 450 34.6 307.6 143 2.86 4.05 0.650017 480 34.6 307.6 143 2.86 4.05 0.662718 510 34.6 307.6 143 2.86 4.06 0.784619 540 34.6 307.6 144 2.88 4.05 0.955320 570 35.1 308.1 144 2.88 4.0621 600 35.5 308.5 144 2.88 4.0522 630 35.9 308.9 143 2.86 4.0723 660 36.4 309.4 143 2.86 4.06 -24 690 36.8 309.8 143 2.86 4.06 11.3525 720 37.2 310.2 144 2.88 4.07 11.3526 750 37.6 310.6 144 2.88 4.06 12.3427 780 38.0 311.0 143 2.86 4.08 13.0628 810 38.4 311.4 144 2.88 4.06 12.5929 840 38.8 311.8 144 2.88 4.07 12.5930 870 39.1 312.1 144 2.88 4.05 13.06

Nota: para los datos se tomó los datos que más se aproximan.

Convenciones:

150 lines→3 Å

150 lines→7.5V

VolH 2O=200mL

Calculamos el valor de C (cal/°C):

T=37.0625 C1=12.33

T K=310.06

C p=A+BT+CT 2+DT3 ; J/mol.k

C p=59.342+3.6358∗10−2∗(310.06 )−(1.2164∗10−3 )∗(310.06 )2+(1.8030∗10−6 )∗(310.06)3

C p=108.87

Jmol . K

∗1cal

4.184 J∗1mol

46 g

C p=0.5657 calg . K

Gráfica temperatura (K) vs tempo (s)

294296298300302304306308310312314

Series2Linear (Series2)

tiempo en S

tem

pera

tura

en

K

Esquemas experimentales

LAB N° 5: TENCION SUPERFICIAL DE UN LIQUIDOOBJETIVOS

Medir la tensión superficial del agua y de una disolución jabonosa. Variación de

La tensión superficial con la temperatura.

FUNDAMENTO TEORICO

Debido a la naturaleza de las fuerzas entre moléculas, la superficie que separa un líquido de otra substancia cualquiera (el aire, otro líquido diferente, una vasija de Vidrio, etc.) es una superficie límite peculiar. Las moléculas de la superficie del líquido Son atraídas con menor fuerza por el aire (por ejemplo) que por el líquido y como consecuencia cuesta una cierta energía aumentar la superficie del líquido en contacto con el aire. Por ejemplo, si se coloca una aguja limpia sobre la superficie del agua en una vasija, se produce una ligera depresión en la superficie del agua y la aguja queda “flotando” a pesar de que su densidad es casi 10 veces superior a la del agua. La superficie del agua parece comportarse como una membrana que se resiste a aumentar su superficie, a ser penetrada. Aunque el comportamiento es muy diferente al de una membrana elástica en la que la tensión varía con la deformación, los bordes de la superficie del líquido están sometidos a una tensión superficial constante procedente de la atracción molecular. Las fuerzas que se oponen a que las moléculas del líquido se separen se denominan de cohesión.

El valor de esta tensión superficial se puede medir por diferentes métodos. Aquí se va a emplear el método sencillo del anillo, o método de Nouy, que se ilustra en la Fig. 1. Consiste en medir con un dinamómetro la fuerza necesaria para extraer del agua un anillo sumergido en ella. Dentro del agua, el dinamómetro medirá el peso del anillo menos el del agua desalojada; fuera del agua medirá el peso del anillo; y justo antes de desprenderse del agua medirá la suma del peso y la fuerza debida a la tensión superficial. Como el anillo está en contacto con el agua tanto por su cara exterior como por la interior, la longitud total será Ltot = 2 π ∕(Rint+Rext) = 4 πRmed, siendo Rint, Rext, Rmed los radios interior, exterior y medio respectivamente del anillo.

MATERIALES:

Dinamómetro de 0,1 N (0,002 N de resolución) con soportePlataforma elevadora

Vaso-calorímetro. Agua y solución jabonosaAnillo de metal ligero con hilos de soporte (2Rext≅2Rint=60,00,1 mm)TermómetroPara uso compartido con otras prácticas equivalentes:

- Termo de agua caliente y/o generador de vapor de agua.- Balanza electrónica.

Medida de la tensión superficial

1. En primer lugar, se debe comprobar que el anillo de metal ligero está libre de suciedad porque afectaría al valor de s. Utilizando el dinamómetro, se pesa el anillo sin agua, y se anota el peso en la Tabla 1. La medida se repite al menos cinco veces para promediar el pequeño rozamiento interno del dinamómetro y determinar el error de la pesada.

2. Mediante el tornillo de la plataforma elevadora, se eleva la cubeta con el agua hasta que el anillo contacta plenamente con el agua. El dinamómetro indicará un peso algo menor debido a la dificultad de “romper” la superficie del agua. Ahora se empieza a bajar el recipiente de agua muy lentamente de modo que el anillo vaya saliendo poco a poco del agua. Al mismo tiempo se observa la indicación del dinamómetro de modo permanente. Se anota en la Tabla 1 la indicación del dinamómetro justo antes de que el anillo se despegue bruscamente del agua.

3. Se repite cinco veces el paso 2, y con las anotaciones, se calcula el valor de la tensión superficial s del agua y su error. 4. Se repiten los pasos 2 y 3 utilizando la solución jabonosa en vez del agua.

1. Coméntese la diferencia entre los valores de sa y de ss

DATOS EXPERIMENTALES

Formula a usar:P

D−dP= tensión superficial medida.D = Densidad del líquido.d= densidad del gas sobre el líquido.

Tabla: tensión superficial del agua a diversas temperaturas:

Líquido(T)

0° C 20°C 40°C 60°C 80°C 100°C

Agua 75,64 72.75 69.58 66.18 62.61 58.85

CALULOS: utilizando la tabla anterior calcular la tensión superficial real

del agua a 24°C (interpolación)

Interpolando: γ=x = tensión superficial medida por tablas

40−2424−20 =60.56−x

x−72.75 γ por tablas = 72.11 dinas /cm

DATOS EXPERIMENTALES: Para determinar experimentalmente la tensión superficial utilizaremos la fórmula:

γexp=P*F……………………( α )

P=tensión superficial medida en el experimento F=factor de corrección

Experimentalmente hallaremos la tensión superficial a 24°C .

Según el experimento. P = 75 dinas/cm. Asumiendo que la densidad del aire es igual 0

PD−d = P

1−0=p=75dinas/cmP= tensión superficial medida.

Hallando el factor de correlación:

Según el grafico anterior hallaremos el factor de corrección interpolando:

100−73 .273 ,2−0 = 1−. x

x−0 .9= X = F = 0.97 Reemplazando en la formula _

γexp=0.97∗75

γexp=72.75dinas /cm

HALLANDO EL PORCENTAJE DE ERROR:

%error= 72.11−72.7572.11

x100=−0.88 %

Conclusión:

La tensión superficial es una propiedad particular de cada líquido ya que cada uno tiene sus propias fuerzas intermoleculares específicas.

La tensión superficial varía con la temperatura. Existen sustancias como los tenso activos que disminuyen o rompen

la tensión superficial

LAB N° 6: VISCOSIDAD DE LIQUIDOSOBJETIVO

Medir por esta experiencia la viscosidad de un líquido a varias temperaturas por el método de caída de esfera, utilizando el viscosímetro de Hopper. Después de estas mediciones establecer una ecuación para hallar la viscosidad del líquido con la temperatura de la experiencia.

FUNDAMENTO TEORICO

La viscosidad se define como la resistencia que experimenta una capa de líquido para arrastrar tras de sí a otra capa. Por lo general la viscosidad influye con la velocidad de flujo del líquido. Una columna de líquido en un tubo circular se considera como una serie de capas concéntricas o cilindros de líquido, cuando este se mueve a lo largo del tubo la capa más próxima a la pared permanecerá en contacto con ella si el líquido moja el tubo, cada capa interior sucesiva arrastrara a la anterior con una velocidad que se incrementa a medida que se encuentra más cerca del centro del tubo. Esto constituye un flujo laminar caracterizado por la ausencia de remolinos y turbulencias, en el que se considera además que el líquido posee una propiedad de fricción interna que se opone al movimiento de los cilindros hipotéticos. La magnitud de esta fracción determina la viscosidad del líquido cuya unidad de medida más usual es el ‘’poise’’.

Cuando un cuerpo esférico cae por gravedad a través de un fluido, el cuerpo es influenciado por la fuerza gravitacional ‘’f1’ la cual se expresa (5)

f 1=43π r ³(ρ–ρf)g……..(1)

Dónde:

‘’r’’ es el radio de la esfera‘’P’’ la densidad de la esfera

‘’P f’’ densidad del fluido‘’g’’ la aceleración de la gravedad.

Esta fuerza es contrarrestada por la fuerza friccional ‘’f2’’ ofrecida por el medio o fluido, la cual aumenta con el aumento de la velocidad del cuerpo. Cuando f1=f2, el cuerpo continúa cayendo con velocidad constante, y en estas condiciones George Stokes define a la fuerza friccional en la forma:

f 2 = 6π…… (2)

En la que:

‘’r’’ es el radio de la esfera‘’η’’ la viscosidad del fluido‘’v’’ la velocidad de la esfera

De modo que si el cuerpo cae con velocidad constante, de la combinación de (6.1) y (6.2) resulta:

η = 2r 2(ρ – ρ f )g9v

………… (3)

La ecuación (6.3) conocida como la ‘’ley de Stokes’’ permite determinar la viscosidad absoluta del fluido, y se aplica a caída de cuerpos esféricos en todo tipo de fluido a condición de que el radio del cuerpo sea grande comparado con la distancia entre las moléculas del fluido. La ley de Stokes es la base para los viscosímetros de caída de esferas.

Si se conoce la viscosidad de algún líquido (por ejemplo el agua), este puede servir como referencia, y entonces aplicando la ecuación (6.3) para tal líquido y el líquido examen, y relacionando resulta:

η₂η₁

=( P−P f 2

P−P f 1 ) v ₁v ₂

O en términos de los tiempos de caída de la esfera

η₂η₁

=( P−P f 2

P−P f 1 ) t ₁t ₂

……… (4)

Donde los subíndices ‘’1’’ y ‘’2’’ se refieren a los líquidos de referencia y examen, respectivamente.

La ecuación (6.4) permite el cálculo de la viscosidad de un líquido si se conoce la de otro a las mismas condiciones, y si se conocen además, los tiempos de caída de la esfera una distancia determinada, a través de dichos fluidos.

MATERIAL Y EQUIPO

Líquidos: agua, acetona, metanol, etc. Viscosímetro de Hoeppler. Baño de temperatura constante (termostato) Cronómetros Termómetros Soportes, pinzas, mangueras, etc. Bola o canica de cristal blanca

PROCEDIMIENTO

El viscosímetro de precisión de Hoeppler tiene un amplio rango de aplicación (se usa además para líquidos viscosos y gases). Fundamentalmente consiste de un tubo cilíndrico montado en una chaqueta de agua que después de nivelarla (mediante tornillos) se establece un ángulo de 10° con la vertical, como inclinación mínima para asegurar un paso recto de caída de esfera, sin oscilación vertical y con área constante a través de todo el descenso.

La chaqueta de agua del viscosímetro es el termómetro instalado en la tapa de la misma, se conecta por medio de mangueras al termostato, para asegurarse de una circulación constante de medio de calentamiento que generalmente es el agua entre la chaqueta y el termostato. Se llena el tubo de medición con el líquido examen después de enjuagarse con pequeñas porciones del mismo. Se procede a la nivelación del viscosímetro mediante los tornillos que tiene en su base. Se introduce la bola correspondiente en el líquido del tubo de medición y se mide el tiempo de caída de esta esfera una distancia calibrada exactamente entre dos marcas del tubo de vidrio. Estas mediciones pueden hacerse a varias temperaturas.

CALCULOS, RESULTADOS Y CONCLUSIONES

De acuerdo al Viscosímetro de Hoeppler:

η=F( ρk−ρ f )K…….(5)

η: Viscosidad en centipoises.

F: El tiempo de caída de la esfera en segundos.

Viscosímetro de Hopper

ρk : Densidad de la esfera utilizada.

ρ f: Densidad del fluido.

K: Constante que depende de la esfera utilizada. Datos Experimentales:

CUADRO DE REFERENCIABOL

ADIAMETRO(

mm)PESO(

gr)DENSIDAD(g/

cm3)CONSTAN

TE (K)1 15.83 4.967 2.392 0.004242 15.84 4.799 2.391 0.062103 15.60 16.207 8.155 0.089304 15.25 15.135 8.149 0.528005 14.27 11.717 7.697 4.580006 11.20 5.525 7.714 3.50000

W bola blanca= 5.0356Tiempo de caída de la bola= F= 11.53

Desarrollo:

Hallando la densidad de la esfera ‘’ρk’’ por interpolación:

16.207−5.03565.0356−4.799

= 8.155−xx−0.0621

→ 11.1710.2366

= 8.155−xx−0.0621

x=2.5106…densidad de laesfera interpolada

Hallando la constante ‘’K’’ de la esfera por interpolación:8.155−2.51782.5178−2.391

=0.0843−xx−0.0621

→ 5.63720.1268

=0.0843−xx−0.0621

5.6372 x−0.35007=0.01069−0.1268 x x=0.0626

Determinamos el valor de la densidad o peso específico del líquido que interviene en el experimento en este caso el agua en el siguiente cuadro a la temperatura de 23°C.

Temperatura Peso Especifico

ºC g/cm3

4 1.0000006 0.9999688 0.99987610 0.99972812 0.39526014 0.39273016 0.99897018 0.99862020 0.99823023 0.99756026 0.99681029 0.995970

Sf = 0.9883 g/cm3

Sk = 2.5106 g/cm3

F = 11.53s.K = 0.0626

Reemplazando datos en la ecuación (6.5):

ηH2O = 11.53s(2.5106g/cm3 – 0.9883g/cm3)0.0626

nH2O = 1.10396

ηH2O = 1.0020 TEORICO

ηH2O = 1.10396 PRACTICO

*Calculamos el ERROR RELATIVO del experimentoERROR RELATIVO = MPRACTICO – MTEORICO x 100

MTEORICO

ERROR RELATIVO=1.10396−1.00201.0020

x 100=10.18 %

ERROR RELATIVO=10.18%

El valor de error obtenido es por exceso y además como es bajo es aceptado para nuestro experimento.

BIBLIOGRAFIA

http://www.uv.es/qflab/2013_14/inicio.html

http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema6/index6.htm

http://es.slideshare.net/anestesiahsb/vaporizacin-y-presin-del-vaporhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/calor.html