laboratorio tensión superficial - mecánica de fluidos

U N I V E R S I D A D R I C A R D O P A L M A FACULTAD DE INGENIERA - ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

LABORATORIO DE INGENIERA HIDRAULICA

Propiedad intelectual: Ing Csar Gonzlez Linares, Ing. Carla Insa Sharps. 2011

MECANICA DE FLUIDOS

CUADERNO DE LABORATORIO N 02

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS:

TENSIN SUPERFICIAL La tensin superficial ....................................................................................................... 2

1. OBJETIVO DE LA PRCTICA ................................................................................. 22. RECURSOS DEL LABORATORIO ........................................................................... 23. PROCEDIMIENTO ............................................................................................... 24. GRFICOS ......................................................................................................... 35. CONCLUSIONES ................................................................................................. 36. ANEXOS: ........................................................................................................... 36.1. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................................... 46.2. DETERMINACIN DE ERRORES ........................................................................ 46.3. EJEMPLO DE GRAFICO TENSIN SUPERFICIAL VS TEMPERATURA ...................... 5

Grfico: Gota de agua, se muestra la curiosa superficie de tensin superficial que se

deprime por el peso de la gota que rebota sobre la superficie




LA TENSIN SUPERFICIAL

Esta propiedad de los lquidos se manifiesta sobre las proximidades de la superficie libre, se presenta como una membrana elstica estirada sometida a tensin, con fuerte cohesin inter molecular que admite pequeos esfuerzos.

La magnitud de esta propiedad, se expresa como fuerza por longitud

LF ; se

denomina: tensin superficial ( ) y tiene por unidades al (N / m), tambin se le conoce como energa superficial1. La tensin superficial se manifiesta en la mecnica de los fluidos en la formacin de las gotas, burbujas y el ascenso capilar; en la formacin de trenzas y tubos de corriente. Producen la alteracin en la lectura de la carga en tubos piezomtricos y sobre vertederos de pantalla delgada. Tiene que ver con la formacin de vrtices, incorporacin de aire en corrientes y otros.

1. OBJETIVO DE LA PRCTICA

Obtencin la relacin experimental y grafica de la tensin superficial vs la temperatura del agua.

2. RECURSOS DEL LABORATORIO

Enumere los equipos utilizados en la prctica:

1. Balanza electrnica, marca .., serie ., modelo 2. Gotero de mm de dimetro 3. .. 4. .

3. PROCEDIMIENTO

Con el gotero de dimetro (D), producir 10 gotas de agua a una misma temperatura.

1 engel.Cimbala. Mecnica de Fluidos. Mc Graw Hill. NY,2006.




Con la balanza electrnica pesar las gotas y obtener el peso medio de una gota (G).

El peso medio de la gota (G) multiplicado por g, proporciona la fuerza F; con la definicin de la tensin superficial ( ) , obtenemos el valor de la misma.

DF

LF

== donde, L es la longitud del orificio del gotero.

Repetir el procedimiento cambiando la temperatura del agua cinco veces En la tabla adjunta coloque los cinco datos experimentales de la tensin

superficial y considerando a estos como verdaderos, determine el error que se comete al utilizar tablas o grficos.

Tabla 1. Datos del laboratorio de tensin superficial

Datos N T C G gota grs grs / cm Kg / m N / m12345

DATOS EXPERIMENTALES DE TENSIN SUPERFICIAL

4. GRFICOS

1. Los datos consignados en las columnas 2 y 6 de la Tabla 1. llvelos a un grafico: tensin superficial vs la temperatura, en forma similar al del anexo

2. Determine el error relativo porcentual aproximado de la tensin superficial respecto al logrado con el uso de las tablas. (considere como verdaderos los datos experimentales)

3. Encuentre la desviacin estndar

5. CONCLUSIONES

Comente la relacin de la tensin superficial del agua con el cambio de la temperatura. Analice el error encontrado y la desviacin de la tensin superficial Mencione la ecuacin de la relacin experimental tensin superficial vs. La temperatura del agua. Que indica la regresin R2 de los datos experimentales encontrados.

6. ANEXOS:




Tabla 2 Propiedades mecnicas del agua a presin atmosfrica

E Becerril, Hidromecnica, pg 25

TemperaturaViscosidad cinemtica m2/s x 10E-06

Tensin superficial N/m x 10E-03

Viscosidad dinmica en SI

Tensin superficial experimental

0 1.7921 75.65 1.5188 74.910 1.3077 74.2215 1.1404 73.4920 1.005 72.7525 0.8937 71.9730 0.8007 71.1835 0.7225 70.3740 0.656 69.5645 0.5988 68.7350 0.5494 67.9155 0.5064 67.0460 0.4688 66.1865 0.4355 65.2970 0.4061 64.475 0.3799 63.580 0.3565 62.685 0.3355 61.6790 0.3165 60.7595 0.2994 59.82100 0.2838 58.9

Propiedades mecanicas del agua

6.1. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Shames I. H., Mecnica de Fluidos. Mc Graw Hill. 1995. pg 10 16 2. .. 3. 4.

6.2. DETERMINACIN DE ERRORES

El error aproximado (ea ) se define como: la diferencia entre la aproximacin previa y la aproximacin actual

iia xxe = +1 El error relativo fraccionario aproximado

11 /)( ++ = iiir xxxe Error relativo porcentual aproximado

100*1

1

=

+

+

i

iir x

xxe




Ilustracin 1.- Influencia de la tensin superficial en la formacin trenzas y tubos de corriente, en una lmina vertiente (foto en alta velocidad 1/6000 Cortesa. C Gonzlez).

6.3. EJEMPLO DE GRAFICO TENSIN SUPERFICIAL VS TEMPERATURA

Figure 1 Realizado en Matlab con datos de los laboratorios de ciclos anteriores en el

Laboratorio de Hidrulica de la Universidad Ricardo Palma.

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