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Informe No.2-3 NRC: 42018

Cuerpos solidos y liquidos identificando sus respectivas densidades. Henry A. Martínez P.

Eric Y. Lopez R.

Santiago Méndez

Facultad de Ingeniería Civil Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga Km 7 Autopista a Piedecuesta

Agosto 31 de 2017 Resumen Se determina de manera práctica o experimental la densidad de materiales solidos (Cilindro de Aluminio) a través de los métodos Geométricos y de Arquímedes, y líquidos por medio del método del picnómetro. En los materiales solidos se usó calibrador de vernier para medir las dimensiones del solido; y en el otro se utilizó una probeta con agua para tomar la diferencia de nivel del líquido cuando se le introduzca el sólido. En la solución liquida se pesa el picnómetro vacío y luego lleno del líquido Agua, etanol 96%; realizando las mediciones promedio para una mayor precisión y así obtener como resultado distintas densidades que dependen del tipo de solido o liquido en gramos/cm3.

Palabras claves Método de Arquímedes, Calibrador de vernier, Picnómetro, Densidad Relativa, Gravimetría.

Introducción Este informe tiene como propósito aplicar los conceptos de densidad de sólidos, líquidos y volumen. Donde para medir el sólido se utilizó el método de geométrico y Arquímedes para saber que toda materia posee una masa y un volumen. La densidad se entiende como la relación de la masa de un cuerpo con el volumen que ocupa en el espacio. Para determinar la densidad por el método Geométrico se tomaron las medidas del cilindro con el calibrador de vernier (diámetro, altura); con la ayuda de una báscula electrónica se obtuvo la masa del mismo en todos los procesos se tomaron 3 medidas para poder trabajar con un promedio de datos, se calculó el radio y con el volumen (cm3). Para determinar la densidad por el método de Arquímedes se tomó una probeta se le echo un líquido (Agua) y se le midió una altura del líquido sobre esta (Inicial) con el fin de compararlo con la altura final que se obtuviera al momento en el que se introdujera el sólido; se calculó la masa y el volumen (cm3); se obtuvo el % de Error y al final de todo se intercambiaron valores con los otros grupos del salón. Para chequear los errores de cada grupo. Para determinar la densidad de un líquido por medio del picnómetro se procede a llenarlo con agua y luego de etanol hasta el borde, se le coloca la tapa, se secó por fuera y se pesó 3 tres veces en la balanza; después se retira la

sustancia se limpia el picnómetro y se repite el procedimiento con el alcohol Finalmente se usa e densímetro para determinar la densidad relativa de un líquido y así poder determinar las densidades de los sólidos y los líquidos.

Resultados y Discusión de resultados Para determinar la densidad del solido por el método geométrico el sólido puede presentar algunos defectos físicos haciendo que las medidas realizadas con el calibrador de vernier tengas una variación en sus dimensiones obteniendo diferentes valores no tan precisos como el método de Arquímedes ya que si tiene en cuenta los defectos físicos que tenga el cilindro de aluminio al momento de tomar sus medidas de masa y el cálculo de volumen sea más eficiente y preciso. En el método geométrico se realizó la medición con el calibrador de vernier este proceso es delicado ya que su toma de medida es precisa y con un mínimo error de lectura o físico a la hora de tomar la medida automáticamente se genera error en este proceso lo que afecta directamente en el resultado obtenido de los volúmenes y densidades. Cuando se trabajó este proceso se detectó que las medidas del diámetro del cilindro variaba mucho ya que el cilindro 1

que se nos fue asignado tenía varios defectos físicos ya que este se había dejado caer causándole una serie de abolladuras que cuando se media con el calibrador se notaba la variación de la medida según la posición en el que este se pusiera. En nuestro grupo la medida del diámetro 1 fue de 0,980 el segundo 0,980 y el tercero si presento una variación que de 0.982. Obteniendo una diferencia de 0,002 con respecto a la medida del primero y del tercero, esto afecto que cuando se calculó el radio también diera diferente. Las alturas tomadas al cilindro si fueron las mismas en las 3 medidas esto dejan claro e indica que el cilindro no tenía ningún tipo de alteración en sus extremos. Posteriormente a la toma de medidas con el calibrador de Vernier se fue a tomar la masa que esta se da en gramos; ya que las balanzas que cuenta la universidad son electrónicas estas hacen mitigar el error en lecturas de mismo, aunque estas para su correcto funcionamiento se deben calibrar y revisar muy bien que sus unidades de medidas estén en gramos y estas empiecen a medir a partir de cero. El siguiente paso en el método de Geométrico era aplicar la fórmula de volumen de un cilindro que es 𝑉= 𝜋𝑟 2 ∗ ℎ en este proceso se debía tener en cuenta las cifras significativas para no equivocarse en los decimales que debía tener la respuesta. DIMENSIONES DE LA BARRA Medida 1 Medida 2 Medida 3 Promedio Masa (g) 10,316 10,317 10,318 10,317 Diametro (Ø)(cm) 0,980 0,980 0,982 0,981 Radio (r)(cm) 0,490 0,490 0,490 0,490 Altura (h)(cm) 5,000 5,000 5,000 5,000 Volumen (V)(cm^3) 3,77 3,77 3,79 3,78

Figura 1. GRUPO N°

DENSIDAD DE LA BARRA (g/cm^3) Medida 1 Medida 2 Medida 3 Promedio 1 2,80 2,79 2,82 2,80 2 2,80 2,70 2,77 2,77 3 2,74 2,74 2,75 2,74

ERROR 3,70 2,59 1,48

Figura 2. DENSIDAD CALCULADA METAL AL

Promedio

2,77

ERROR

2,59

Figura 3. En el método de Arquímedes el proceso que fue engorroso a la hora de la practica fue el de determinar la altura del líquido sobre la probeta; ya que esta debía ser y tener una altura exacta para de esa manera la medida que se tomara al momento de ingresarle el solio fuera lo as exacta posible, en este aspecto cada un nos túrnanos para medir una vez sobre la probeta y pues nos asesoramos muy bien de cada una de las medidas iniciales del líquido fuera estándar para que la precisión de este proceso fuese mayor, en esta toma

Informe No.2-3 NRC: 42018 de datos los valores fueron constantes no hubo cambio en ninguna de las tres medidas esta fue de 3,8 cm3. Se calculó la densidad de la barra por método de Arquímedes que es utilizando la ecuacion 1:

Ecuacion 1. se calculó para cada uno de los datos obtenidos en el experimento y se calculó el error(ecuacion 2) para esta medida:

Ecuacion 2. Se obtuvo que el error en nuestro trabajo por el método de Arquímedes fue de 0 para los 3 casos en los que se tomaron datos demostrados en la figura 4-5: DIMENSIONES DE LA BARRA Medida 1 Medida 2 Medida 3 Promedio Masa (g) 10,316 10,317 10,318 10,317 Volumen (V)(cm^3) 3,80 3,80 3,80 3,80

Figura 4. RESULTADOS DENSIDAD DE LA BARRA Medida 1 Medida 2 Medida 3 Densidad (g/cm^3) 2,7 2,7 2,7 % Error 0 0 0

Figura 5. Al final se comparó los datos que se obtuvieron con los demás grupos del salón; nosotros revisando la información que estos nos habían pasado nos dimos cuenta que este grupo había cometido un error en los datos de la calculadora por lo tanto nosotros corregimos la tabla y le anunciamos a los compañeros; así mismo nosotros comprobamos que la sumatoria promedio de los errores debía dar igual a el error total, cosa que si cuadraba en el arreglo que se le hizo, nosotros la modificación que hicimos fue que le dimos las verdaderas cifras significativas que entraba en este ejercicio y de esa manera todo cuadraba en los datos numéricos. El picnómetro entregado es de 10,062 ml y este no puede superar una temperatura mayor a 20°C ya que representaría una expansión de dicho materia y directamente alteraría el volumen del recipiente. Con respecto a las mediciones de líquidos debe ser de manera rigurosa ya que hay que asegurarse que el recipiente este totalmente seco y que no represente un error a la hora de pesarlo, ya que podría ocasionar errores a la hora de hallar su peso. Se procede a realizar tres 2

mediciones para tener un valor promedio del peso del picnometro vacio y lleno, obteniendo los valores representados en la figura 6 con sus respectivos promedios:

MUESTRA AGUA ETANOL Peso picnometro (g) Vacio 18,101 18,101 Peso picnometro (g) Lleno 28,145 26,383 Peso de la sustancia (g) 10,044 8,282

Informe No.2-3 NRC: 42018 Al cambiar de sustancias debemos asegurarnos de haber removido la anterior solución para que demostrar con mayor precisión los experimentos.

GRUPO N° 3

Figura 6. Se aplico la formula de calculo de la densidad con el peso obtenido y el volumen (mL) (Figura 4), obteniendo el resultado de la densidad de cada liquido agua y etanol, se realiza la comprobacion del % de error (Figura 5) el cual el valor teorico del etanol es 0,808 g/mL y el del agua 1 g/ml. Como resultante en la figura 7: DENSIDAD DEL LIQUIDO (g/mL) AGUA %Error ETANOL %Error 1 0,9975 0,08013 0,8231 1,87 2 0,9962 0,2103 0,8217 1,70 3 0,9982 0,0100 0,8230 1,86 PROMEDIO 0,9973 0,8226 %Error 0,1001 1,81

N° Grupo

Figura 7. El densímetro debe asegurar que no toque las paredes de la probeta y hay que realizar un giro al densímetro para que busque el centro de la probeta y así poder leer el menisco de dicho liquido (Agua ó Etanol), para obtener la lectura directa y precisa.

Conclusión y Recomendaciones Los valores obtenidos valores con los valores teóricos esto puede deberse a la temperatura, algún desperfecto en la balanza, dar mediciones erróneas o algún elemento filtrado en la sustancia. El método de la probeta es ideal para solidos de formas irregulares o que han sufrido golpes o modificaciones en si figura geométrica inicial. El método Geométrico es ideal para solidos grandes ó pequeños de formas regulares geometricamente; siendo muy fácil y rápido de calcular el volumen del solido pero presentando menos precisión. Se debe estar más atento a las cifras significativas ya que el errar en estas afecta las respuestas que a la larga en operaciones afectan el resultado final de la precisión. La obtención de las distintas densidades en el caso de los líquidos fue posible gracias a la utilización del densímetro ya que nos permite diferenciar la densidad de forma más precisa.

El calculo de la densidad relativa se realiza para obtener el porcentaje de error el cual esta sometido dicho analisis, mostrado en la ecuacion 3

Ecuacion 3.

Bibliografía 1.

Giraldo, R. D. O. (2009). Manual de técnicas de laboratorio químico. Universidad de Antioquia.

2.

Whitten, K. W., Gailey, K. D., Davis, R. E., de Sandoval, M. T. A. O., & Muradás, R. M. G. (1992). Química general. McGraw-Hill.

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Flaschka, H. A., Barnard, A. J., & Sturrock, P. E. (1973). Introducción a la práctica laboratorio de química .

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