PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

JEAM PAUL ARCON

MARCELA BARRERA

RUBIELA MUÑOZ

PRESENTADO A:

Ing. ANA GARRIDO

CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTA

BARRANQUILLA – ATLANTICO

23 DE FEBRERO DEL 2010

OBJETIVOS

Objetivo General

Determinar la densidad, el volumen específico y el peso específico de diferentes líquidos a una presión atmosférica y temperatura determinada.

Objetivos Específicos

Tener conocimientos previos acerca de las medidas y cálculos que se han de realizar posterior a la práctica.

Tener los debidos instrumentos para la realización de esta experiencia. Tomar las medidas necesarias para los posteriores cálculos. Llenar y crear unas tablas de datos acerca de los valores obtenidos en la

práctica. Hacer Graficas comparativas para un mayor entendimiento de la

experiencia

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo es la presentación de resultados experimentales acerca de las propiedades de los fluidos, siendo esta una de las concepciones más importantes en mecánica de fluido.

Las propiedades de los fluidos para la ingeniería ambiental es fundamental puesto que en el ámbito de potabilización y ductos esto nos permite comprender como se comporta un fluido.

A continuación vemos datos y graficas comparativas acerca de peso especifico, volumen especifico y otros datos muy importantes.

MARCO TEÓRICO

La Densidad Absoluta ( ) de un fluido se define como la relación entre la masa y el volumen que ésta ocupa.

Tiene como dimensiones [M/L3].(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 4C, = 1000 kg/m3.

El Volumen Especifico ( s) es el reciproco de la Densidad (). Es decir, es el volumen ocupado por una masa unitaria de fluido.

Tiene como dimensiones [L3/M].

El Peso Especifico ( ) 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].

Densidad Relativa o Gravedad Específica (S). Otra forma de cuantificar la Densidad o el Peso Especifico de un líquido se hace refiriéndolos a los

correspondientes al agua, esto es:Se conoce como Densidad Relativa (S) y no tiene dimensiones.1

1 Propiedades de los fluidos. Documentación entregada por la docente.

ρ =m∀

νs=1ρ

γ =gρ

S=ρ sus tan ciaρagu

=γ sus tan ciaγ agua

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Para realizar esta experiencia es necesaria una balanza de Precisión, tres Probetas de 250 ml, un Termómetro. Los Líquidos a ensayar son 70ml. de alcohol, 70ml. de glicerina, 70ml. Miel, 70ml de lubricante para carro y 70ml. de aceite vegetal.

Primeramente se ha de calibrar la balanza para así poder tomar los pesos debidos.

Luego se elegir el sistema de medidas a utilizar el cual es mililitro (ml.) para la medición con las probetas, grados centígrados (ºC) con el termómetro y gramos (gr.) con la balanza.

Después se ha de medir la masa de la probeta vacía, seguido se vierte el líquido a ensayar en la probeta, y se mide su volumen.

Se Tomar la lectura de la masa del líquido, también se toma la temperatura del líquido.

Mientras se llena la tabla de datos en la cual se escriben el volumen, la temperatura y la masa se ha de limpiar y ordenar los instrumentos utilizados.

CÁLCULOS DE LOS RESULTADOS

Datos

LÍQUIDO A ENSAYAR TEMPERATURA (°C) VOLUMEN (ml)

MASA (gr)

MIEL 28°C 70 ml 99.1 grGLICERINA 27.9°C 70 ml 89.3 grACEITE DE CARRO 27°C 70 ml 60.1 gr ACEITE VEGETAL 26°C 70 ml 60.7 grETANOL 23°C 70 ml 54.5 gr

Tabla No 1: Datos de los líquidos ensayados

LÍQUIDO A ENSAYAR VOLUMEN (m3) MASA (Kg)MIEL 0.00007 m3= 7x10-5 m3 0.1KgGLICERINA 0.00007 m3= 7x10-5 m3 0.09KgACEITE DE CARRO 0.00007 m3= 7x10-5 m3 0.06KgACEITE VEGETAL 0.00007 m3= 7x10-5 m3 0.06KgETANOL 0.00007 m3= 7x10-5 m3 0.05Kg

Tabla No 2: datos conversiones en masa y volumen2

Cálculos De La Densidad Absoluta

Miel

ρ= 0.1kg

0.00007m3=1428.6 kg

m3

Glicerina

ρ= 0.09kg

0.00007m3=1285.7 kg

m3

Aceite de carro

ρ= 0.06kg

0.00007m3=857.14 kg

m3

Aceite vegetal

ρ= 0.06kg

0.00007m3=857.14 kg

m3

Etanol

ρ= 0.05kg

0.00007M 3=714.3 kg

m3

2 Teniendo en cuenta que en volumen 1ml equivale a 10-6m3 y en masa 1gr equivale a 10-3Kg. <http://www.convertworld.com/es/>

Cálculos Del Volumen Específico

Miel

V S=1

1428.6kgm3

=0.0007m3

kg=7×10−4 m

3

kg

Glicerina

V S=1

1285.7kgm3

=0.0008m3

kg=8×10−4m

3

kg

Aceite de carro

V S=1

857.14kgm3

=0.0011m3

kg=11×10−4 m

3

kg

Aceite vegetal

V S=1

857.14kgm3

=0.0011m3

kg=11×10−4 m

3

kg

Etanol

V S=1

714.3kgm3

=0.0014 m3

kg=14×10−4 m

3

kg

Cálculos Del Peso EspecíficoSe tiene en cuenta que la constante de la gravedad es 9.8m/s2.

Miel

γ=1428.6 kgm3×9.8

m

s2=14000.28 Newton

m3

Glicerina

γ=1285.7 kgm3×9.8

m

s2=12599.86 Newton

m3

Aceite de carro

γ=857.14 kgm3×9.8

m

s2=8399.972 Newton

m3

Aceite vegetal

γ=857.14 kgm3×9.8

m

s2=8399.972 Newton

m3

Etanol

γ=714.3 kgm3×9.8

m

s2=7000.14 Newton

m3

Cálculos De La Densidad Relativa O Gravedad EspecíficaSe toman las densidades halladas anteriormente y para la densidad del agua se tomará la teórica, tomando como guía la densidad a temperatura ambiente, cuyo valor es 997.05kg/m3 3

MIEL

s=1428.6

kg

m3

997.05kgm3

=1.43

GLICERINA

s=1285.7

kg

m3

997.05kgm3

=1.3

ACEITE DE CARRO

s=857.14

kg

m3

997.05kgm3

=0.86

ACEITE VEGETAL

s=857.14

kg

m3

997.05kgm3

=0.86

ETANOL

3 Medida de la presión de vapor del agua abajas temperaturas. Medida de la densidad del agua a diversas temperaturas <http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/vapor/vapor.htm#Medida%20de%20la%20densidad%20del%20agua%20a%20diversas%20temperaturas.>

s=714.3

kg

m3

997.05kgm3

=0.72

LIQUIDOS ENSAYADOS

MASA(10-3 g)

(kg)

VOLUMEN(10-6 ml)

(m3)

DENSIDAD ABSOLUTA () (Kg/m3)

DENSIDAD RELATIVA (s

)

VOLUMEN ESPECIFICO

(v)(m3 /kg)

PESO ESPECIFICO () (N/m3)

MIEL 0.1Kg 0.00007 m3 1428.6kg

m31.43 0.0007

m3

kg14000.28

Newton

m3

GLICERINA 0.09Kg 0.00007 m3 1285.7kg

m31.3 0.0008

m3

kg12599.86

Newton

m3

ACEITE DE CARRO

0.06Kg 0.00007 m3 857.14kg

m30.86 0.0011

m3

kg8399.972

Newton

m3

ACEITE VEGETAL

0.06Kg 0.00007 m3 857.14kg

m30.86 0.0011

m3

kg8399.972

Newton

m3

ETANOL 0.05Kg 0.00007 m3 714.3kg

m30.72 0.0014

m3

kg7000.14

Newton

m3

Tabla No 3: Presentación de los cálculos

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

1. Ilustre la variación de la densidad, volumen específico y el peso especifico en los diferentes líquidos ensayados con la densidad, volumen específico y peso específico teóricos, encontrados en el libro de referencia.

Se determina la densidad de la miel de datos de referencia extraídos de internet: 1402kg/m34 a una temperatura ambiente. Entonces tenemos que la densidad relativa es:

4 ¿cuál es la densidad de la miel? <http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080922220803AAC5mnw>

s=1402

kg

m3

997.05kgm3

=1,41

LÍQUIDOS ENSAYADOS

DATOS EXPERIMENTAL

DATOS TEÓRICOS

MIEL 1,43 1,41GLICERINA 1,3 1,262ACEITE DE

CARRO0,86 0,75

ACEITE VEGETAL

0,86 0,75

ETANOL 0,72 0,789Tabla No. 4. Experimental y teórica de los líquidos ensayados DE LAS densidades relativas.

Gráfica No.1. Comparación De Los Datos Experimentales Con Los Teóricos De La Densidades Relativas.

Al tener la densidad relativa, se puede calcular la densidad de las sustancias teniendo en cuenta que la densidad del agua es de 997.05kg/m3. Primero se hallara la densidad de las sustancias conociendo las densidades relativas de cada una, teóricamente.

Miel

1.41=ρm

997.05kgm3

⇒ ρm=1.41×997.05kgm3

=1405.8 kgm3

Glicerina

1.262=ρg

997.05kgm3

⇒ ρg=1.262×997.05kgm3

=1258.3 kgm3

Aceite de carro

0.75=ρac

997.05kgm3

⇒ ρac=0.75×997.05kgm3

=747.7875 kgm3

Aceite vegetal

0.75=ρav

997.05kgm3

⇒ ρav=0.75×997.05kgm3

=747.7875 kgm3

Alcohol

0.789=ρal

997.05kgm3

⇒ ρal=0.789×997.05kgm3

=786.67 kgm3

VOLUMEN ESPECÍFICOEl volumen específico teórico lo sacaremos teniendo en cuenta la densidad teórica encontrada.

Miel

V S=1

1405.8kgm3

=0.0007 m3

kg

Glicerina

V S=1

1258.3kgm3

=0.0007 m3

kg

Aceite de carro

V S=1

747.7875kgm3

=0.0013 m3

kg

Aceite vegetal

V S=1

747.7875kgm3

=0.0013 m3

kg

Alcohol

V S=1

786.67kgm3

=0.0013m3

kg

Tabla No. 5. Experimental y teórica de los líquidos ensayados Del volumen específico

Gráfica No. 2. Comparación De Los Datos Experimentales Con Los Teóricos De Los Volúmenes Específicos

PESO ESPECÍFICO

Miel

LÍQUIDOS ENSAYADOS

DATOS EXPERIMENTA

L (m3

kg¿

DATOS TEÓRICOS (

m3

kg¿

MIEL 0.0007 0.0007GLICERINA 0.0008 0.0007ACEITE DE

CARRO0.0011 0.0013

ACEITE VEGETAL

0.0011 0.0013

ETANOL 0.0014 0.0013

γ=1405.8 kgm3×9.8

m

s2=13776.84 Newton

m3

Glicerina

γ=1258.3 kgm3×9.8

m

s2=12331.34 Newton

m3

Aceite de carro

γ=747.7875 kgm3×9.8

m

s2=7328.31 Newton

m3

Aceite vegetal

γ=747.7875 kgm3×9.8

m

s2=7328.31 Newton

m3

Alcohol

γ=786.67 kgm3×9.8

m

s2=7709.4 Newton

m3

Tabla No 5: peso específico: experimental y teórica de los líquidos ensayados

Gráfica No. 3. Comparación de los datos experimentales con los teóricos de los pesos específicos.

LÍQUIDOS ENSAYADOS

DATOS EXPERIMENTA

L (N/m3)

DATOS TEÓRICOS

(N/m3)MIEL 14000.28 13776.84

GLICERINA 12599.86 12331.34ACEITE DE

CARRO8399.972 7328.31

ACEITE VEGETAL

8399.972 7328.31

ETANOL 7000.14 7709.4

2. ¿Cuáles son las diferencias entre las sustancias ensayadas con relación a su peso específico?Las diferencias las podemos encontrar comparándolas con el peso específico del agua a temperatura ambiente que es de 9786 N/m35, es decir que la miel y la glicerina al tener mayor peso específico que el agua, estas se hunden, a diferencia del aceite de vegetal, del aceite de carro y del etanol que al poseer menos peso específico comparado con el del agua estas flotan, esto es lo que explica el principio de Arquímedes.

3. ¿Cuáles son las diferencias, si existen, entre los valores obtenidos experimentalmente y los presentados en el texto o referencia? ¿A qué se deben?Existen pequeñas diferencias entre los datos teóricos y los datos obtenidos experimentalmente, pero principalmente estas diferencias se presentan por las discrepancias de temperatura que posee cada producto ya que el laboratorio posee una temperatura determinada como por ejemplo en el caso del alcohol etílico que es de 23°C medida con un termómetro en el laboratorio y en el libro aparece un valor que maneja una temperatura de 20°C, esta última es una temperatura estándar y todos los fluidos manejan valores con base a dichas temperaturas que varían en la práctica, además hay que tener en cuenta otra variante que es la presión porque cuando se realizan estas prácticas casa lugar de practica posee una presión diferente que está determinada por la altitud del lugar; estas son variantes dependiendo del medio; ahora con base a los instrumentos empleados para calcular, tenemos que observar que en el caso de medir la masa de cada producto la balanza empleado se descalabraba a cada rato, por esto podemos decir que pueden haber errores milimétricos o al momento de tomar el volumen en la probeta podría llegar a ocurrir que en algún omento una de ellas no quedó bien limpia.

4. ¿Cómo serían los resultados experimentales, si la temperatura ambiental fuera mayor de 70°C? ¿Por qué?La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura esto es porque las fuerzas de cohesión disminuyen a nivel molecular lo que origina una mejor fluidez o movimiento de fluidos6. Teniendo esto claro y en cuenta existirán variaciones en los cálculos si se aumentara la temperatura, variaciones como disminución de volumen si utilizamos la misma masa, y con esto disminución de peso específico, volumen específico y densidad relativa.

5 Peso específico del agua < http://fluidos.eia.edu.co/fluidos/propiedades/pesoespecificopf.html>6 Unidad I. influencia de la temperatura en la viscosidad. Viscosidad de un líquido <http://es.wikipedia.org/wiki/Glicerol>

CONCLUSIÓN

Todo los resultados en este trabajo demuestra que la experiencia presento poco margen de error puesto que en las graficas comparativas entre valores teórico y prácticos las diferencias fueron mínimas.

En este trabajo se logro utilizar los debidos implementos con los cuales se pudo tomar las medidas necesarias, estos datos fuero posteriormente tabulados y graficados demostrando así un eficiencias en los objetivos postulados.

Además, se pudo determinar la densidad, el volumen específico y el peso específico de diferentes líquidos a una presión atmosférica y temperatura determinada.