La gran Densidad de solidos y liquidos.

[pic 2]

[pic 3]

PRÁCTICA Nº IV

DENSIDAD DE SÓLIDOS Y DE SUSTANCIAS LÍQUIDAS

Objetivos de la Práctica.

• Usar correctamente un Vernier y un Tornillo Micrométrico.

• Comprender cuando es necesario repetir una medición varias veces, y expresar  adecuadamente el valor medio de la misma, así como su respectivo cálculo de error.

• Calcular analíticamente el volumen de un Sólido de forma geométrica sencilla.

• Usar correctamente una Balanza.

Introducción

Se define como Densidad Absoluta (ρAb) de una sustancia que se encuentra a una temperatura “T”, al cociente entre la masa de una cantidad dada de la sustancia y el volumen que dicha cantidad ocupa a esa temperatura:

[pic 4]

La Densidad de una sustancia, Relativa a la de otra tomada como patrón, se puede expresar también como el cociente entre las masas de la sustancia bajo estudio (M) y de una sustancia patrón (M’), si ambas tienen volúmenes iguales y la misma temperatura,:

[pic 5]                        (Si V = V’)

Es oportuno señalar que la Densidad Absoluta varía al cambiar la temperatura debido a la dilatación térmica del volumen del cuerpo que se está estudiando, mientras que la variación de la densidad relativa se debe a que la sustancia estudiada y la patrón no tienen, en general, el mismo Coeficiente de Dilatación Térmica, es decir, no se dilatan en igual medida para iguales variaciones de temperatura, y por lo tanto, dos cuerpos que ocupan en mismo volumen a la temperatura “T”, pueden ocupar volúmenes distintos a otra temperatura T’.

Como sustancia patrón para la densidad de los sólidos y de los líquidos se elige en general el agua, ya que la densidad de ésta a 4 ºC es de 1 gr/cm3 y las densidades absolutas de los sólidos y líquidos, medidas en grs/cm3, coinciden a los 4 ºC con las respectivas densidades relativas del agua.

Esta coincidencia es, sin embargo, puramente numérica, pues la densidad absoluta tiene dimensiones de masa sobre volumen, mientras que la relativa es adimensional.

En principio la densidad de un sólido o de un líquido no es sólo función de la temperatura, sino también de la presión a la cual está sometida la sustancia. Para los sólidos y los líquidos los Coeficientes de Compresibilidad son muy pequeños, así que sólo variaciones de presión muy fuertes pueden producir variaciones sensibles en el volumen y, por lo tanto, en la densidad. Como la presión a la cual se efectúan normalmente las experiencias del laboratorio varía poco (las variaciones de la presión atmosférica son del orden del 2% al 3%), se puede considerar a la densidad de un sólido o de un líquido como función únicamente de la temperatura.

Cabe mencionar que la situación es muy diferente en el caso de los gases para los cuales, a temperatura constante, el volumen es aproximadamente una función inversa de la presión. En general, la densidad de un gas se da referida a las Condiciones Normales decir, 0 ºC de temperatura y 760 mmHg de presión (una atmósfera).

Equipo o Material a Utilizar

• Balanza

• Vernier

• Diversos líquidos: Agua, Agua Destilada, Agua Salada, Vinagre.

• Vaso Precipitado, Pipeta, Probeta (Cilindro graduado)

• Tres Sólidos de diferente material

• Caja de pesas

Método a Seguir

El método más directo para determinar la densidad de un cuerpo, es medir separadamente su masa y su volumen. En el caso de un líquido esto se realiza fácilmente poniendo al líquido en un recipiente de forma geométrica simple (una probeta o cilindro graduado, por ejemplo). De esta manera se puede calcular sin dificultad el volumen ocupado por el líquido. Los recipientes que se usan a este efecto están generalmente graduados en cm3.

Para un sólido, por el contrario, el cálculo del volumen a partir de las dimensiones se puede hacer sólo si la forma geométrica es particularmente simple, por ejemplo, esférica, cilíndrica, paralelepípedo o alguna combinación de éstas.

En nuestro caso, seguiremos los siguientes pasos:

A.- Determinación de la Densidad del Agua.

1.- Calibrar la Balanza mediante el tornillo de contrapeso que posee el aparato.

2.- Medir la masa de la Probeta, asegurándose que esté limpia y seca.

3.- Verter el agua en la probeta hasta que alcance aproximadamente los 60 ml, procurando que el menisco del agua quede muy cerca de una de las líneas de graduación de la probeta. Utilice una pipeta para poner el menisco en la marca deseada. Procure que no quede líquido ni en las paredes externas ni  en las internas de la probeta para no alterar la medición ni del volumen ni de la masa.

[pic 6]

Nota: El menisco del agua debe quedar tangente a la marca del volumen que se estudia. Tenga el cuidado de que sus ojos estén a la misma altura del nivel del líquido para disminuir los errores asociados al proceso de medición.

4.- Una vez determinado el volumen, mida la masa de la probeta con el agua en la Balanza.

5.- Sin vaciar la probeta agregue agua hasta una marca aproximada de 70 ml, ayudándose de la pipeta. Una vez que determinó tal volumen y que limpió el líquido de las paredes del recipiente, mida su masa.

...