Medida de la viscosidad de un gas

Actividades

• Se selecciona el gas, cuya viscosidad se desea medir, en el control de selección titulado Gas.

• La masa del disco se ha fijado en m=1.3 kg.

• El radio del disco, R=6.25 cm

• La distancia entre el disco y el plano horizontal en h=0.16 mm

• La velocidad angular inicial de rotación del disco ω₀=6.0 rad/s

Se pulsa el botón titulado Empieza

Se observa el disco en rotación. En la parte superior del applet, se representa:

• En el eje horizontal, el tiempo t en minutos

• En el eje vertical, ln(ω)

Calculamos la pendiente, k, obtenemos el valor de la viscosidad η del gas seleccionado.

Ejemplo.

Se selecciona Hidrógeno

En el instante t=8 min, ln(ω)=1.54

O bien, en el instante t=480 s, ω=4.67 rad/s

Medida de la viscosidad de un gas mediante un tubo capilar

Actividades

• Se selecciona el gas, en el control de selección titulado Gas

Los datos que se ha fijado en el programa interactivo son los siguientes:

• Densidad del mercurio, ρ=13.55 g/cm³

• Longitud del capilar, L=85.0 cm

• Radio del capilar, r=0.127 mm

• Área de la sección del manómetro, S=3.89 cm²

• Volumen inicial cuando se introduce el gas, V₀=81.65 cm³

• La presión atmosférica equivale a la presión de una columna de mercurio de H=76 cm de altura.

Se pulsa el botón titulado Inicio

Se cierra la llave situada en el extremo del tubo capilar.

Se abre la llave de admisión del gas y la región comprendida entre el mercurio y el tubo capilar se va llenando de gas. La presión y el volumen del gas aumentan. Cuando el manómetro marca una altura h₀,

• La presión inicial del gas es p=p₀+2ρgh₀

• El volumen inicial del gas es V=V₀+S·h₀

Se pulsa el botón titulado Empieza

Se cierra la llave de admisión del gas y se abre la llave en el extremo del tubo capilar, de modo que el gas empieza a salir. La presión y el volumen del gas disminuyen, cuando el nivel del mercurio en el manómetro señala una altura h se pulsa el botón titulado Pausa

Se anota h y el tiempo t. Se calcula la viscosidad η del gas.

Ejemplo

• Se elige Hidrógeno

• Se introduce el gas a la máxima presión. El manómetro marca h₀=20 cm

• Se deja salir el gas a través del tubo capilar

• Cuando el manómetro marca h=10 cm, ha transcurrido un tiempo t=145.0 s

η=8.84·10^-6 kg/(m·s)

Pulsando el botón titulado Respuesta obtenemos el valor η=8.85·10^-6 kg/(m·s) próximo al calculado.