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PRÁCTICA N° 4: DENSIDAD EN LÍQUIDOS Y SÓLIDOS Por: Camilo Agudelo, Luis Páez, Diana Robles, Juan Triana, Felipe Walteros.

RESUMEN La densidad es una propiedad importante en todos los materiales, la cual se define como la relación entre su masa por unidad de volumen, la cual varía en los materiales y se puede ver afectada por distintos factores, como la temperatura y la presión. En el presente informe se encuentran distintas formas de hallar la densidad de una sustancia empleando métodos diferentes, también se halla la densidad de dos sólidos de cobre y acero, posteriormente se comparan los resultados obtenidos con los valores teóricos para determinar el grado de confiabilidad que presenta la práctica.

ABSTRACT The density is an important property in all materials, which is defined as the ratio of its mass per unit volume, which varies in materials and can be affected by factors such as temperature and pressure. In this report we find different ways of finding the density of a substance using different methods, we also find the density of two solids of copper and steel, then compare the results obtained with the theoretical values to determine the degree of reliability presented the practice

PALABRAS CLAVE: Densidad, Volumen, Masa, sólido, líquido, temperatura, presión.

INTRODUCCIÓN Algunas veces nos fijamos que unos cuerpos flotan en el agua y otros se hunden, esto se debe a la diferencia de densidad entre ellos. Los cuerpos menos densos que el agua, como un trozo de madera o aceite, flotan sobre ella, mientras que los más densos como un huevo o una piedra, tienden a hundirse en el fondo del agua. En ámbitos de ciencias, la densidad es una propiedad física característica de cualquier materia. Es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo (m/v); es decir, es la cantidad de materia (masa) que tiene un cuerpo en una unidad de volumen. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico, pero por razones prácticas se utiliza normalmente el gramo por centímetro cúbico. OBJETIVO GENERAL: 

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Determinar experimentalmente la densidad de varios líquidos como lo son el agua, el alcohol y el agua salada. Haciendo un uso correcto del picnómetro, establecer experimentalmente la densidad de algunos sólidos como el aluminio, el cobre y el acero.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

Realizar los distintos montajes y procedimientos adecuados para la realización de esta práctica, ya sea a la hora de la

calibración de los instrumentos de laboratorio, así como al momento de registrar las masas con cada tipo de balanza y así poder prevenir posibles inconsistencias con los resultados finales. 

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Afianzar y reforzar los conceptos de masa, densidad y volumen; relacionando dichas acepciones con la mecánica de los fluidos. Estudiar las características básicas de los fluidos. Realizar los respectivos cálculos para determinar las distintas densidades tanto de sólidos como de líquidos, aplicando adecuadamente las fórmulas de la guía explicadas por el maestro de laboratorio, clave para que la práctica tenga éxito. Determinar los valores aproximados de densidad para los distintos sólidos y líquidos mencionados anteriormente y comparar este valor experimental con el valor teórico hallando el error porcentual correspondiente. Establecer cuál de todos los métodos de medición experimental de densidad es el más confiable o más preciso, en especial para los líquidos. Concluir sobre el grado de confiabilidad que presenta el experimento y los resultados obtenidos experimentalmente. Reflexionar sobre la importancia de determinar la

densidad de cualquier material sólido o sustancia y analizar cuáles son los factores que pueden hacer variar la densidad de cualquier sustancia.  Sugerir acerca de cómo se podría mejorar cada vez más los resultados de este experimento para poder minimizar en mayor medida los posibles errores. MATERIALES: Para la realización de esta tercera práctica de laboratorio, los distintos materiales, instrumentos PROCEDIMIENTO 1) PICNOMETRO: Se procedio pesando el picnómetro vacio y luego se pesa con agua, agua salada y alcohol; ya teniendo estos datos y conociendo que el picnómetro tiene u volumen de 25cm3 y la masa de cada una de las sustancias se puede allar la densidad

y/o sustancias que fueron usados para dicho fin fueron los siguientes:  Un picnómetro.  Una balanza.  Un densímetro de Michelsen.  Una balanza de Mohr – Westphal.  Vasos de precipitado.  Perdigones de aluminio.  Perdigones de cobre.  Perdigones de acero.  Agua.  Alcohol.  Sal.  Toallas absorbentes.

2) SOLIDOS : este procedimiento se llevo a cabo pesando la cantidad de perdigones que se iban a introducir dentro del picnómetro, al introducirlos estos deplazan cierta cantidad de liquido. Se procede a pesar el picnómetro mas el liquido mas la cantidad de perdigones asi se halla la densidad del material

(picnómetro con perdigones) (Picnometro con agua)

3) BALANZA DE MORH WESTPHAL: lo primero que se hizo fue calibrar la balanza, en un vaso de beyker se puso primero agua hasta tal punto que se sumergiera completamente el densímetro luego se equilibro nuevamente la balanza para asi conocer su densidad, asi se hizo para cada uno de los fluidos, agua, agua salada, y alcohol.

PARTE 1: Densidad de líquidos con el picnómetro. Volumen= 25 cm³ m picnómetro vacío: 21.3g m picnómetro con agua: 46.6g m agua= 46.6g- 21.3g m agua=25.3g m picnómetro + agua salada: 48.4g m agua salada= 48.4g-21.3g m agua salada= 27.1g picnómetro con alcohol: 42.3 g m alcohol= 42.3g-21.3g m alcohol=21g

(balanza con agua ) 4) DENSIMETROS DE MICHELSEN: en una probeta se introdujo cada uno de los fluidos que trabajamos a lo largo del laboratorio; agua, agua salada, y alcohol hasta tal punto que para al introducir el densímetro de michelsen este empezaba a flotar y asi se tomaba la densidad del fluido

RESULTADOS

para obtener la densidad de las sustancias en esta parte experimental, se empleó la fórmula: D= m/V En dónde m= masa del líquido contenida dentro del picnómetro, la cual fue hallada. V corresponde al volumen que correspondía a 25 cm³ que tenía el picnómetro como capacidad. Parte 2: Densidad de un sólido. Para esta parte del experimento también se empleó un picnómetro.

En la siguiente tabla coloque los resultados obtenidos por los distintos métodos

m picnómetro+ agua=47.3g

(la tabla se anexa en una hoja adicional puesto que el formato a dos columnas no permite su ajuste).

m del picnómetro+agua+acero:66.1g

Se obtuvieron los siguientes datos

m acero: 22.3g

m cobre:7.1g picnómetro+agua+cobre=53.6g

para hallar las densidades se empleó la siguiente fórmula:

Teniendo en cuenta los siguientes valores teóricos para la densidad:

densidad del sólido= m sólido*(densidad del agua/masa de agua)

Agua: 1 g/cm³

de esa forma se obtuvo: para el acero: (47.3+22.3)-66.1=3.5 Densidad del acero = 22.3*1/3.5 Densidad del acero= 6.37 g/cm³ Para el cobre: (47.3+7.1)-53.6=0.8g Densidad el cobre = 7.1*(1/0.8) Densidad del cobre= 8.875 Parte 3: Balanza de Mohr westphal Esta parte de la práctica también fue realizada sólo para líquidos, los valores obtenidos se presentan en la tabla anexa.

Agua salada: 1.06 g/cm³ Alcohol: 0.81 g/cm³ Cobre: 8.9 g/cm³ Acero: 7.8 g/cm³ De esta forma se obtuvo los siguientes valores: Parte 1, líquidos con picnómetro: Agua:1,2% Agua salada: 2.26% Alcohol: 3.7% Parte 2; sólidos, con picnómetro: Cobre:18.3% Acero: 1.1% Parte 3: Líquidos con la balanza de Mohr

Parte 4: densímetro de Michelsen

Agua:3.98%

De la misma forma, como no era necesario hacer un cálculo a excepción del porcentaje de error, los valores obtenidos en esta parte de la práctica también se presentan en la tabla

Agua salada: 8.58%

Ahora bien, se calcularon los porcentajes de error tanto para los líquidos en los distintos métodos empleados, como para los perdigones de acero y cobre, para esto se empleó la siguiente fórmula:

Agua salada: 1.03%

(Valor teórico-valor experimental/valor teórico) *100

Alcohol: 12.34% Parte 4: densímetro, para líquidos: Agua:1%

Alcohol: 2.46% -Para determinar experimentalmente la densidad de un líquido, ¿cuál de los tres métodos le pareció más preciso? Evaluando los porcentajes de error obtenidos, se establece que, en el

experimento realizado por este grupo, el método más preciso es el del densímetro de Michelsen, puesto que se obtuvo porcentajes de error más bajos y aceptables, en comparación con los obtenidos por los demás métodos, sin embargo, esta afirmación podría refutarse por los demás grupos y puede ser debido a que durante la práctica se presentaron errores que posiblemente alteraron los resultados. - ¿Porqué el agua salada tiene una densidad mayor que uno? RTA: precisamente, como su nombre lo dice, el agua salada presenta una concentración de sales, que hacen que ésta sea más densa que el agua dulce, la concentración de sales en estas aguas está más o menos en un 35%, es decir 35 gramos por litro, siendo entonces 3% más densa que el agua dulce. Lo anterior, puede explicar el por qué flotar en agua salada es mucho más fácil que flotar en agua dulce, y es que si bien, los elementos menos densos tienden a flotar en los más densos, al ser el agua salada más densa la capacidad de flotamiento aumenta, sin embargo, esto se puede ver influido por el peso del cuerpo que flota en ella, como ejemplo: un adulto no tiene la misma capacidad de flotamiento que un niño, puesto que tienen pesos diferentes. Otro ejemplo de lo anterior puede ser el mar muerto, puesto que, debido a su alta concentración de sal, las personas flotan en él, aún sin saber hacerlo.

- La densidad de una sustancia es constante o variable? Cuáles son los factores que influyen en su variación. Al definirse la densidad como la relación entre masa por unidad de volumen, se puede establecer que es variable, puesto que distintos factores pueden influir en éstos, sin embargo, para los materiales, la masa o el volumen no es importante, puesto que se mantendrá la relación. Ahora bien, la densidad se puede ver afectada por los siguientes factores: Temperatura: por regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye, esto a una presión constante. Por lo que la densidad es inversamente proporcional a la temperatura, debido a que a mayor temperatura hay un mayor movimiento de moléculas. Presión: al aumentar la presión, la densidad de un material también lo hace, porque son directamente proporcionales, además de esto, al aplicar mayor presión también se verá afectado el volumen, por lo que el espacio entre moléculas es menor, y por lo tanto hay una mayor densidad. Adicionalmente existen excepciones a lo anterior, ya que el agua al ser una sustancia rara, su densidad crece cuando su temperatura aumenta entre los 0° C y 4°C. La presencia de “impurezas” también puede afectar la densidad de las sustancias, es aquí donde vemos el porqué de la diferencia de densidad entre el agua dulce, y el agua salada.

CONCLUSIONES -

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Se pudo notar que la densidad depende de la medición que se le haga el volumen, pues de acuerdo al instrumento que se use para hallarlo, este varia. Realizar ls mediciones con distintos instrumentos, permite conocer su debido uso para medir de manera adecuada y a diferentes sustancias. La temperatura juega un papel determinante dentro de la densidad, pues entre menor sea la temperatura menor es la densidad Al comparar las densidades obtenidas con las tablas dadas se concluye que las densidades obtenidas son diferentes.

CUESTIONES es recomendable revisar la calibración de los equipos empleados, y de la misma forma observar que no existan factores que puedan alterar los resultados, o en su defecto que ayuden a disminuir la posibilidad de error. El caso de la balanza de MORH WESTPHAL se debe tener cuidado cuando se manipula este instrumento pues son muy delicados y asi mismo calibrar nuevamente luego de cada pesada

REFERENCIAS. 

Sears, Zemansky, Young, (1986), Física Universitaria. Editorial Fondo Educativo Interamericano.

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http://mecanicadefluidossbl.blogs pot.com.co , www.ecured.cu/Densidad