Guía De Laboratorio De Física Número 4 Hidrostática, Densidad de Sólidos y Líquido

Guía  De  Laboratorio  De  Física  Número  4  Hidrostática,  Densidad de  Sólidos  y  Líquido

RESUMEN

La densidad es una propiedad básica de cualquier líquido, y se define como la masa por unidad de volumen. En este informe se muestra el método sencillo de determinación de la densidad de un líquido, a través de la utilización de un recipiente ideado con este fin. Se va observar los cálculos necesarios para poder obtener la densidad del líquido como de sólidos.

INTRODUCCIÓN

En   el   presente   informe   de   laboratorio   de   física de fluidos   abordaremos   el   tema   de determinación de la densidad de los fluidos. El   propósito  de   este   informe   es   demostrar   lo   aprendido   en   el  laboratorio  así   como comprobar lo aprendido teóricamente  sobre la densidad de sólidos y líquidos. Se hizo uso de diferentes métodos para determinar la densidad de materiales y sólido. Para Llevar a cabo la densidad relativa de los sólidos y líquido utilizamos como referencia la densidad del agua. La densidad es una propiedad básica de cualquier líquido, y se define como su masa por unidad de volumen. Las unidades más comunes de la densidad son g/ml y kg/m3. En el caso concreto del agua, su densidad es 1g/ml o bien 1000 kg/m3. Existen diversos métodos de determinación de la densidad de un líquido, entre los cuales el método del picnómetro ofrece cierta sencillez. Este procedimiento permite el cálculo de la densidad de cualquier líquido a través de tres determinaciones.

OBJETIVO GENERAL

Objetivo Medir  la  densidad  de  sólidos  y  líquidos  mediante  la  utilización  de  un  dinamómetro,    un picnómetro  y  el valor  de  la  presión  atmosférica.   También  se  pretende  en  esta  práctica  reproducir  la  experiencia  de  Arquímedes  en  el laboratorio con  el fin  de  reafirmar el Principio.

OBJETIVOS  ESPECÍFICOS

• Determinar la densidad de algunos sólidos utilizando tres métodos diferentes.
  
• Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos es el más exacto para medir la densidad de sólidos.

•  Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un sólido.

MARCO TEÓRICO

• Propiedades de las sustancias
  
  Denominamos materia a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia.

• Propiedades y transformaciones físicas
  
  Una propiedad física se puede medir y observar sin que la sustancia cambie su identidad o composición. Por ejemplo: la densidad, el punto de fusión y de ebullición, la dureza, la maleabilidad.

• Densidad
  
  La densidad es una propiedad general de todas las sustancias. No obstante su valor es específico para cada sustancia, lo cual permite identificarla o diferenciarla de otras.
  
  La densidad es una propiedad intensiva y su valor depende de la temperatura y de la presión. Se define como la masa de una sustancia presente en la unidad de volumen:
  
  d = m / V                            
  
  Se acostumbra a expresar la densidad de los líquidos y sólidos en g/mL o g/cm3 y la densidad de los gases en g/L.

[pic 1]

• Gravedad específica
  
  La gravedad específica de una sustancia se define como la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, medida esta última a 4 °C. Por ejemplo: la densidad del mercurio es 13.6 g/mL y la densidad del agua es 1.00 g/mL. La gravedad específica del mercurio será:
  
  gravedad Específica = De la sustancia /Del agua La gravedad
  
  La gravedad específica no tiene unidades, sirve para denotar cuántas veces es más pesada o más densa una sustancia con respecto al agua.

• Principio de Arquímedes
  
  Arquímedes (287-212 A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya forma más común de expresarlo es:
  
  “Todo sólido de volumen V sumergido en un fluido, experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”.
  
  Se cuenta que Arquímedes descubrió el principio tratando de determinar si el oro de una corona que había encargado Hierón, rey de Siracusa había sido parcialmente reemplazado por cobre o plata, metales más baratos.
  
  Dice la leyenda que el principio le vino a la mente mientras se bañaba, lo que le produjo tal exaltación que, sin ponerse la ropa, corrió por las calles gritando EUREKA. Probablemente Arquímedes pensó que si la corona y otro lingote de oro puro de peso idéntico se arrojaban al agua deberían desplazar el mismo volumen de líquido. Sin embargo, durante la investigación encontró que aunque el lingote de oro y la corona pesaban lo mismo en el aire, al sumergirlos en agua la corona pesaba menos que el lingote y por consiguiente la corona era menos densa y ocupaba más volumen. La corona no era de oro puro!
  
  La determinación de la densidad de sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje (E), el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire (ws) y el peso aparente del sólido sumergido en el líquido (wa). El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del sólido sumergido.
  
  E = wdes = ws - wa = VdL                                             
  
  donde wdes es el peso de líquido desalojado, V el volumen del sólido y dL  la densidad del líquido.
  
  Para la determinación de la densidad pueden emplearse instrumentos basados en el principio de Arquímedes como la balanza de Westphal y los aerómetros.

MATERIALES

• Picnómetro
• Densímetro  
• Dinamómetro
• Beaker

PROCEDIMIENTO

1.  Calcular  la  densidad  de  las  muestras sólidas  preparadas  para  la  práctica utilizando  un  dinamómetro.

2.  Mediante  la  utilización  de  un  picnómetro determine  la  densidad  del  agua.  

3.  Compare  los  valores  obtenidos  para  las  densidades  de  los  sólidos con los que  se  dan  en  los  textos de  la  bibliografía  y  calcule  el error  correspondiente

.  

4.  Explique  la  diferencia  de  esos valores.

CUESTIONARIO DE ENTRADA

 1.  Cómo se  determina  experimentalmente la  densidad  de un  cuerpo utilizando un Picnómetro.

RTA // Un picnómetro es un recipiente calibrado, con el que se puede pesar un volumen de líquido con mucha precisión.

Por comparación entre la masa del picnómetro lleno de agua destilada -de la que se conoce con gran precisión su densidad a la temperatura de la experiencia- y la masa del picnómetro lleno con un líquido problema se puede calcular la densidad de éste último.

Para el caso de la densidad de un sólido -cuyo tamaño ha de ser adecuado a las dimensiones del picnómetro- pesando el picnómetro con el sólido y rellenando con agua destilada podemos obtener el volumen del sólido si además hemos calculado el volumen del picnómetro. Por otra parte, una vez obtenida la masa del sólido podemos calcular su densidad.

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