“PRÁCTICA #3 – DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS”

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USAP- UNIVERSIDAD DE SAN PEDRO SULA

“PRÁCTICA #3 – DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS”

LABORATORIO DE FISICA I

Sección: S 2:30 – 4:00 pm

Integrantes:

• Gabriela Alejandra Calderón Orellana  #3180206
• Raquel Carolina Arias  #1150125
• Héctor Javier Jiménez Orellana  #3160223
• Jorge Saúl Oswaldo Martínez Pérez  #3150188

ING. OSCAR BEDOYA

SAN PEDRO SULA, 05 de junio de 2019

Introducción

En el presente informe se desea explicar el procedimiento de cómo calcular la densidad de distintos cuerpos de manera experimental y comparar los resultados obtenidos con los valores teóricos. Recordar, que la densidad es una propiedad física intensiva, es decir, no depende de la cantidad de materia de la muestra, es un valor constante y único para cada sustancia.

Así como también algunos métodos para obtener el volumen y la masa y a partir de ellos calcular la densidad de algunas sustancias, o simplemente enseñarnos cuál es el manejo adecuado para usar un instrumento especializado en la medición de esta propiedad. Además, este reporte contiene detallado paso a paso cada uno de los procedimientos realizados durante la práctica que permitió medir las densidades de los sólidos de madera y metal.

Objetivos Generales

• Conocer la manera de determinar experimentalmente la densidad de varios solidos que puedan llegar a tener las mismas dimensiones pero que sean de distintos materiales y de los líquidos.

• Tener un concepto más amplio de lo que es la densidad dentro de la industria y la variedad que se puede dar considerando los materiales con los que son fabricados los objetos.

• Seguir manejando los instrumentos de laboratorio como la balanza y el pie de rey para lograr tener un mejor entendimiento y dominio sobre ellos.

Objetivos Específicos

• Conocer  la densidad  de tres medidas distintas de agua utilizando la balanza y probetas.

• Calcular la densidad de 3 sólidos de distinto material y de distintas medidas utilizando el pie de rey y la balanza.

• Llegar al cálculo final de la densidad de los sólidos y los líquidos por medio de las conversiones vistas anteriormente.

Hipótesis

Con los instrumentos de medición medir los objetos sólidos, con el pie de rey se midió el largo, ancho y la altura de los objetos para determinar su densidad, demostrar si los sólidos del mismo material cuentan con igual densidad o afecta sus dimensiones. En el uso de la Balanza granataria determinamos el peso para los sólidos, adicional se pesó la probeta vacía para determinar su peso real y luego se pesó con el líquido para determinar el volumen que el mismo contenía.

MARCO TEÓRICO

¿Qué es densidad?

La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen. En física y química, la densidad (símbolo  ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Densidad se expresa en unidades de masa por volumen, tales como g/mL o kg/m3. Porque la densidad de una sustancia depende de la cantidad de sustancia presente, la densidad es una propiedad de "intensivo".

Para medir la densidad de una muestra de material, se determinará la masa y el volumen de la muestra. Para sólidos y líquidos, puede utilizarse una balanza para medir masa; sin embargo, métodos de determinación de volumen son diferentes para sólidos y líquidos. Líquidos pueden fluir y tomar las formas de sus envases, cristalería como un cilindro graduado o un matraz aforado puede utilizarse para medir el volumen de un líquido. El volumen de un sólido de forma irregular puede ser medido por inmersión en un líquido, la diferencia de volumen causada por la adición del sólido es igual al volumen del sólido.

Densidad: Llamamos densidad absoluta o simplemente densidad, ρ, de un cuerpo homogéneo a su masa m, por unidad de volumen:

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Principio de Arquímedes: Este principio establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba, llamada empuje, cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado y cuya línea de acción pasa por el centro de gravedad del fluido desalojado.

Así, si un cuerpo de volumen V se encuentra totalmente sumergido en un líquido de densidad ρ, el empuje que experimenta el cuerpo es

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Determinación de la densidad de un líquido

Si sumergimos un mismo cuerpo sucesivamente en dos fluidos distintos de densidades ρ1 y ρ2, los empujes que experimenta se encuentran en la misma relación que las densidades de los líquidos, esto es de modo que, si conocemos ρ1, podemos determinar la densidad ρ2 del otro líquido.

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Determinación de la densidad de un sólido

Si pesamos un cuerpo una vez sumergido en un líquido de densidadρ, su peso será

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Donde pa es le peso del cuerpo en el aire, es decir,

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Siendo δ la densidad del sólido que queremos determinar. Debe tenerse en cuenta que estamos despreciando el empuje del aire.

Por tanto, si podemos determinar el peso del sólido en el aire, así como el empuje que experimenta en el seno de un líquido de densidad ρ conocida, de las expresiones anteriores nos queda

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Existen factores que pueden afectar al resultado, pero su toma en consideración depende de la exactitud que le exijamos.

• Temperatura: La variación de la densidad de los sólidos con la temperatura es, en general, muy pequeña, y, por tanto, normalmente despreciable. Por el contrario, para los líquidos, la variación de la densidad con la temperatura es del orden de magnitud de 1 por mil por cada grado centígrado. Puesto que las determinaciones de la densidad de los sólidos se realizan mediante un líquido auxiliar en el que se sumergen, para determinar la densidad con una exactitud superior al 1% debe de tenerse en cuenta el influjo de la temperatura en la densidad del líquido.

• Empuje del aire: La densidad del aire es de un orden de magnitud de 10-3 g/cm3. Así pues, cualquier cuerpo sumergido en el aire, experimenta un empuje del orden de 10-3 del que experimenta en el seno del agua. Este fenómeno puede despreciarse en la determinación de la densidad de un sólido, pero, si se requiriera una gran precisión, sería necesario tenerlo en cuenta; siendo entonces la densidad verdadera mayor en 0.001 g/cm3 que la calculada, aproximadamente.

• Profundidad de inmersión del cuerpo sumergible: El cuerpo sumergible está suspendido de un alambre de aproximadamente 0.2 mm de diámetro. Por consiguiente, el alambre experimenta un empuje que dependerá de la longitud de alambre sumergida. Para minimizar el error introducido por este motivo, el portaobjetos debe estar suspendido del estribo de igual forma en las dos operaciones de pesada necesarias para la determinación de la densidad de un sólido.
• Tensión superficial del líquido: Los fenómenos de tensión superficial también pueden afectar las medidas realizadas durante la práctica. Para minimizar su influencia, se sumergirá el portaobjetos de igual forma en las dos operaciones de pesada.

• Burbujas de aire: La adherencia de burbujas de aire al sólido sumergido (al portaobjetos) influye sobre el resultado, produciendo un empuje adicional; por lo que debe evitarse la presencia de las burbujas. Para ello se sacudirá ligeramente el portaobjetos en la primera inmersión en el líquido, antes de suspenderlo del estribo, para desprender las posibles burbujas de aire adheridas.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

1. Con el pie de rey mida los lados de los sólidos.  Calcule el volumen mediante fórmulas geométricas de cada uno de ellos, anote sus resultados en la siguiente tabla.

1. Ahora haciendo uso de la balanza mida la masa de los sólidos.  Anote sus resultados en la siguiente tabla:

1. Convierta el volumen en metros cúbicos y los gramos en kilogramos.  Luego calcule la densidad teórica para cada uno de los sólidos e identifique el material.

¿Hay diferente densidad entre el sólido 1 y el 2?

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