Determinar Experimentalmente La Relación Cuantitativa Entre El Volumen De Una Sustancia Y Su Masa

INTRODUCCIÓN

En nuestra sociedad nos hemos dado cuenta que en la naturaleza hay muchos fenómenos y ante la diversidad que se observa en el comportamiento de la misma surge la necesidad de conocer los principios que rigen su comportamiento para utilizarlos en el desarrollo y progreso del ámbito social.

La repercusión de los fenómenos naturales en el ámbito social es evidente debido a los cambios que se generan en forma colectiva e individual. Muchos fenómenos pueden ser controlados por la sociedad.

El objetivo de esta práctica es determinar la relación cuantitativa entre el volumen de una sustancia y su masa para sustancias liquidas y sólidas, para esto hemos creado un modelo experimental que nos ayude a llegar a la respuesta mediante un experimento que compruebe o rechace la hipótesis diseñada. Para comprender bien el tema daremos un proco de historia sobre masa, estados de agregación de la materia, volumen y densidad.

Dentro de la física y química en este caso para el estudio de la densidad las propiedades extensivas más importantes de todos los cuerpos materiales son: la masa y el volumen. Ambas sirven para conocer la cantidad de materia que contiene un cuerpo o en este caso la densidad la cual se define como masa por unidad de volumen de las sustancias, esto se debe a la razón de que si ambos objetos están hechos del mismo material y tengan pesos y volúmenes diferentes su densidad es la misma.

Toda reacción química establece una relación cualitativa entre reactivos y productos, pues expresa la naturaleza de éstos en función de la de aquéllos. Pero, además, fija las proporciones o cantidades medibles en las que unos y otros intervienen. El fundamento de esta relación cuantitativa entre las diferentes sustancias que participan en una reacción dada fue establecido en la última mitad del siglo XVIII por el químico francés Antoine Laurent Lavoisier de 1743-1794. La aplicación de la balanza y de la medida de masas al estudio de multitud de reacciones químicas le permitió descubrir que en cualquier proceso químico la suma de las masas de las sustancias que intervienen (reactivos) es idéntica a la de las sustancias que se originan como consecuencia de la reacción (productos) .

Las dos propiedades extensivas más importantes de todos los cuerpos materiales son: “la masa y el volumen” . Ambas sirven para conocer de modo indirecto la cantidad de materia que contiene un cuerpo o sistema material; La densidad de un cuerpo se define como la razón de su masa a su volumen.

Para poder establecernos un concepto de relación entre los términos masa y volumen debemos conocer el significado de dichos términos como son:

Masa; se define como la cantidad de materia que presenta un cuerpo. La unidad patrón de masa en el SI es el Kilogramo, Kg, que equivale a la masa de 1000 centímetros cúbicos de agua, medida 3.98ºC.

La masa de un cuerpo no depende del lugar donde se encuentre, mientras que el peso varía de un lugar a otro por ser el resultado de la fuerza de atracción que ejerce el centro de la tierra sobre los cuerpos.

Volumen es la cantidad de espacio ocupado por un cuerpo. El volumen es una magnitud derivada, es decir, se halla multiplicando tres dimensiones: ancho, profundidad y longitud. La densidad es la cantidad de masa que se encuentra en un volumen dado de sustancia. Es la relación de masa a volumen, es decir masa dividida por volumen. d=m/v

Sólido: Máxima fuerza de cohesión entre los átomos. Se forman generalmente a bajas temperaturas, cuando la energía cinética molecular es mínima. Ejemplos son el hielo y el metal (excepto mercurio). Son incompresibles.

Los estados de agregación de la materia son:

Líquido: Fuerza de cohesión pequeña pero no nula. Son fluidos, y poseen propiedades como capilaridad y tensión superficial. Son incompresibles.

Ejemplo: el agua.

Gas: Fuerza de cohesión casi nula. Son también fluidos pero más efímeros. Su temperatura puede ser función de su presión interna. Su densidad depende de su volumen de confinamiento.

Plasma o estado iónico: Se conoce como el estado en el que la materia tiene carga eléctrica y adquiere cierta disposición simétrica. Las moléculas pueden alinearse. Se forman a altas temperaturas, como las de fusión nuclear. Si pudiéramos tocarlo seguramente sería como un gel muy caliente. Ejemplo: el sol.

Condensado de Bose-Einstein o estado Cuántico: Es el estado donde la energía cinética interna tiende a cero. Es decir, temperaturas cercanas al cero absoluto. En este estado, ciertos elementos y sustancias tienden a comportarse como un solo átomo. Como el Helio, cuando se acerca al cero absoluto.

La cantidad de agua que necesitamos beber diario, nuestra masa, la cantidad de carne que compramos en el supermercado y la cantidad de agua que ocupamos para preparar un café son ejemplos que demuestran lo relacionado que estamos con los conceptos de masa y volumen además de que muestran lo necesario que son para poder llevar a cabo nuestras actividades cotidianas. Es importante el estudio de estos conceptos ya que han permitido el desarrollo de importante tecnología como la prensa hidráulica y los enormes barcos que transportan pesadas cargas actualmente.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Determinar experimentalmente la relación cuantitativa entre el volumen de una sustancia y su masa

SELECCIÓN Y ASIGNACIÓN DE VARIABLES

• Variables para solidos:

Variable dependiente- volumen

Variable independiente- masa

• Variables para líquidos:

Variable dependiente- masa

Variable independiente- volumen

• Variables extrañas:

- Temperatura

CONTROL DE VARIABLE EXTRAÑA

• La temperatura se trabajara a temperatura ambiente.

HIPÓTESIS:

 Para sólidos:

El volumen de una sustancia solida es directamente proporcional a su masa

 Para líquidos

La masa de una sustancia liquida es directamente proporcional a su volumen

MÉTODO

a) Sujeto de estudio:

Sustanciassólidas.

Una sustancia sólida tiene forma y volumen propios, mientras no se le someta a potentes acciones mecánicas.

Según la teoría atómica moderna, los átomos de una sustancia sólida se encuentran muy cerca unos de otros, vibrando en su lugar sin moverse de un lado

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