Determinación de la densidad de líquidos y solidos

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Determinación de la densidad de líquidos y solidos

Density determination of liquids and solids

Objetivo general: Utilizar y analizar métodos experimentales para el cálculo de la densidad de sólidos y líquidos.

Objetivos específicos:

• Determinar la densidad del agua experimentalmente con una balanza digital, una balanza de tres brazos, una probeta y un picnómetro.
• Determinar la densidad de un líquido problema con una balanza digital, una balanza de tres brazos, una probeta y un picnómetro.
• Determinar la densidad de un sólido con el principio de Arquímedes
• Determinar la densidad de un sólido problema.
• Determinar la densidad de líquidos utilizando el picnómetro.
• Identificar la densidad como una propiedad intensiva de la materia.

Resumen:

Se determinó la densidad del agua, de un liquido problema y de un sólido problema experimentalmente variando los instrumentos de medición de masa y volumen. Se obtuvo un error del 1.64 % para la densidad del agua medidos con una balanza digital y un picnómetro. Debido a que la densidad es una propiedad intensiva, es decir que no depende de la cantidad de materia y basándonos en el porcentaje de error de la densidad del agua se obtuvo que el líquido problema es un aceite ligero y el sólido problema es olivino; estos resultados dependen de la exactitud de las mediciones y de la temperatura y presión de la densidad de la sustancia.

Abstract:

The density of water, a test liquid, and a test solid will be increased experimentally by varying mass and volume measuring instruments. An error of 1.64% was obtained for the density of water measured with a digital scale and pycnometer. Because density is an intensive property, that is to say that it does not depend on the amount of matter and based on the percentage of error of the density of water, it was obtained that the liquid problem is light oil and the solid problem is olivine; these results depend on the precision of the measurements and on the temperature and pressure of the density of the substance.

Introducción

Cuenta la historia que el rey Hierón, siglo III aC, después d acceder al poder en la ciudad de Siracusa, situada en la isla de Sicilia, regalo una corona de oro a los dioses, tal y como había prometido. Peso una cierta cantidad de oro y la entrego a un orfebre. El orfebre al cabo del tiempo señalado le entrego la corona exquisitamente trabajada. No obstante, el rey no se fiaba del artesano y pensó que parte del oro había sido sustituido por plata o por cobre. Pero ¿Cómo comprobarlo?; para ello se requirió que Arquímedes estudiara el asunto. Se dice que hizo dos masas del mismo peso que la corona, una de oro y otra de plata. Después lleno de agua una vasija, hasta el mismo borde, e introdujo la masa de plata midiendo la cantidad de agua que rebosó. Hizo lo mismo con la masa de oro y con la corona, encontraron que la cantidad de agua que rebosaba al introducir la corona era intermedia entre la que rebosaba con la plata y con el oro. De esta forma se pudo demostrar la poca honradez del orfebre (Barrio Peréz, Cabrerizo, & Antón, 2008).

Arquímedes lo que hizo fue comprobar la pureza de una sustancia midiendo una propiedad característica como la densidad. El denominado principio de Arquímedes, en íntima relación con el relato anterior, justifica la perdida aparente de peso que experimenta un objeto cuando se sumerge en el interior de un fluido. Una forma de demostrar es pensando, un objeto mas denso que el agua, sumergido dentro de un recipiente con agua y comprobar que la perdida aparente de peso es igual al peso de un volumen de liquido igual al volumen del objeto.

Las propiedades intensivas son independientes de la masa de un sistema, como la temperatura, la presión y la densidad. Las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamaño, o extensión, del sistema. La densidad se define como masa por unidad de volumen; la densidad de una sustancia depende de la temperatura y de la presión. La densidad de la mayoría de los gases es proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura (ÇENGEL & CIMBALA, 2006).

El principio de Arquímedes, en honor del matemático griego (287-212 a.C.), y se expresa como la fuerza de flotación que actúa sobre un cuerpo sumergido en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo y actúa hacia arriba pasando por el centroide del volumen desplazado (ÇENGEL & CIMBALA, 2006).

Sección experimental:

Materiales y reactivos: Agua a condiciones ambiente, liquido problema, solido problema. Para las mediciones de masa: Balanza de tres brazos, balanza digital. Para las mediciones de volumen: una probeta y un picnómetro.

Experiencia 1: Se determinó la densidad del agua con mediciones de masa en una balanza de tres brazos y digital; y mediciones de volumen con una probeta y un picnómetro. Y se obtuvo el error porcentual basado en la densidad del agua de bibliografía.

Experiencia 2: Se determinó la densidad de un líquido problema con mediciones de masa en una balanza de tres brazos y digital; y mediciones de volumen con una probeta y un picnómetro.

Experiencia 3: se determinó la densidad de un solido problema con mediciones de masa en una balanza de tres brazos y digital; y mediciones de volumen con una probeta y un picnómetro.

Resultados y discusión:

Experiencia 1: Determinación de la densidad del agua

Se determinó la densidad del agua con la ecuación 1, y se halló el porcentaje de error con la ecuación 2. El valor teórico de la densidad del agua es igual a 1.00 g/cm3 a 4 °C (Timberlake, 2013).

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Tabla 1: determinación de la densidad del agua a partir de una probeta.

Fuente: autor

Tabla 2: determinación de la densidad del agua a partir de un picnómetro.

Fuente: autor

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