Fecha de realización del experimento: 10 de mayo del 2017 Lima, Ciudad Universitaria, 17 de mayo del 2017.
DENSIDAD DE SOLIDOS Y LIQUIDOS
I.
OBJETIVOS
Determinar la densidad de solidos regulares por dos métodos diferentes.
Identificar materiales a partir de la densidad y comparar los resultados.
Determinar la densidad de los líquidos por el método de Arquímedes y comparar el resultado con otros métodos.
II.
EQUIPOS Y MATERIALES
1. Soporte Universal 2. Pabilo delgado 3. Vaso de precipitados 4. Una probeta 5. Balanza de precisión de tres cuerpos 6. Cilindros Metálicos 7. Agua 8. Alcohol 9. Picnómetro 10. Vernier
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III.
PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES
1) DE TER MINACIÓN DE LA DENS IDAD POR METODO DIRE CTO
1. Usando la balanza de tres cuerpos determine la masa de cada cilindro, repita esta operación 5 veces. Anote los datos en la Tabla 1 y determine sus errores correspondientes.
2. Usando el calibrador pie de rey, mida las dimensiones de cada cilindro (Altura y diámetro) repita esta operación 5 veces y luego, evalué sus volúmenes. Anote dichos resultados en la siguiente tabla:
Tabla 1
0.0663
0.03089
0.01903
0.0728
0.03109
0.01907
0.0660
0.03087
0.01906
0.0728
0.03093
0.01909
0.0659
0.03088
0.01904
0.0727
0.03099
0.01906
0.0660
0.03082
0.01907
0.0728
0.03112
0.01910
0.0661
0.03086
0.01901
0.0729
0.03122
0.01905
0.0661
0.03086
0.019042
0.0728
0.03107
0.019074
±
±
±
±
±
±
0.0002
0.00003
0.00003
0.00009
0.00015
0.00002
± ∆
3. Finalmente determine la densidad de cada cilindro a partir de los datos obtenidos anteriormente y anote los datos obtenidos en la Tabla 2
Tabla 2
° Cilindro 1
Cilindro 2
±∆
± ∆
± ∆
0.0661 ±
0.000008788 ±
7521.62 ±
0.0002
0.0000003
142.82
0.0728 ±
0.000008877 ±
8200.96 ±
0.00009
0.0000006
175.06 P á g i n a 3 | 11
4. Ahora con ayuda del profesor determine las densidades de los líquidos con el densímetro en el aula.
Tabla 3
.⁄ 0.874⁄ 0.936⁄ 2) DE TE R MINA C IÓN DE LA DE NS ID A D P OR E L P R IN CIP IO D E A R QUÍME DE S
Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental. Asegúrese que la balanza de tres cuerpos se encuentre estable y calibrada
1. Coloque 60ml de agua en la probeta graduada. 2. Sujete el bloque con una cuerda y ate el otro extremo al eje inferior de la balanza tal como se muestra en la imagen 3. Sumerja
completamente
cada
cilindro en el agua contenida en la probeta, cuide que los cilindro no toquen ni las paredes ni el fondo de la
probeta
registre
los
pesos
aparentes en la Tabla 4
Tabla 4
̅ ± ∆ 0.56154
0.56252
0.56056
0.56154
0.56252
0.56056
± 0.001176
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4. A partir de los datos obtenidos en la Tabla 1 determine el peso real W de cada cilindro en la Tabla 5 además, registre los pesos aparentes obtenidos en la Tabla 4 y utilizando la ecuación de Arquímedes calcule la densidad de cada uno de los cilindros.
Tabla 5
° Cilindro 1
̅ ±∆
̅′ ± ∆
± ∆
0.64778
0.56154
7601.50
± 0.00196
± 0.001176
± 154.14
3) DE TE R MINA C IÓN DE LA DE NS ID A D DE LOS LIQUIDOS
1. Con ayuda del picnómetro calcule la densidad del líquido que indique su profesor, para ello llene el picnómetro con el líquido del cual se desea saber su densidad. Coloque la tapa y asegúrese que el capilar de la tapa este al ras con el líquido, de esta manera el volumen del picnómetro será el volumen del líquido.
2. Mida la masa del picnómetro con y sin líquido, la diferencia de masas será la masa del líquido. 3. Anote los datos obtenidos puede calcular la densidad del líquido que escogió y apúntelo en la Tabla 6.
Tabla 6
í
874
4. Escoja un cilindro y repita los pasos del montaje anterior y anote sus mediciones en la tabla 7
Tabla 4
̅ ± ∆ 0.64190
0.64288
0.63994
0.64288
0.64190
0.63994
± 0.001732
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IV.
CUESTIONARIO
1. A partir del valor de la densidad del cilindro obtenido en la Tabla 5 y aplicando la ecuación (5) halle el valor de la densidad del líquido. Complete la Tabla 8 y calcule el error porcentual con respecto a su densidad teórica.
í
Sabemos:
↔ = − ′ = −′ Entonces:
°
̅ ±∆
̅′ ± ∆
± ∆
Liquido –
0.71344
0.64190
754.22
Alcohol
± 0.000882
± 0.001732
± 25.54
ó
%
Alcohol
754.22
789.00
4.43%
Luego
2. Con las densidades de los líquidos obtenidos en la Tabla 6, obtener la densidad del cilindro utilizando el método de Arquímedes Sabemos:
= − ′
Entonces:
° Cuerpo 1
Cuerpo 2
̅ ±∆
̅′ ± ∆
± ∆
0.64778
0.56154
7601.50
± 0.00196
± 0.001176
± 154.14
0.71344
0.64190
8716.05
± 0.000882
± 0.001732
± 215.25 P á g i n a 6 | 11
3. Busque la tabla de densidades estándar para los cilindros y líquidos trabajados en clase calcule el error porcentual por el método clásico Sabemos:
− ∗ ó % = % ó Entonces:
°
ó
%
Cilindro 1
7521.62
7850
4.18%
Cilindro 2
8200.96
8960
8.47%
Agua
1012
1000
1.2%
Alcohol
874
789
10.77%
4. Calcule el error porcentual para las densidades calculadas por el método de Arquímedes de la Tabla 7 Sabemos:
↔ = − ′ = −′ Entonces:
°
ó
%
Agua
1091.81
1000
9.18%
Alcohol
754.22
789
4.43%
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5. Enuncie y describa tres métodos para el cálculo de la densidad de los líquidos.
MÉTODO DE LA PROBETA: a) Probeta: La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener y medir volúmenes de los líquidos en forma aproximada. Para su correcto uso, al momento de medir un determinado líquido se debe fijar que su superficie arqueada, debido a la capilaridad, deber ser tangente con la línea de pliegue de la medición deseada.
b) Procedimiento Experimental: Para determinar la densidad de un líquido con el método de la probeta, solamente se necesita tres cosas la masa de la probeta vac ía, la masa de la misma, pero con el líquido ya agregado y el volumen que dicho líquido marca en la probeta. 1) Pesar la probeta vacía y seco. Anotar su masa
()
2) Llenar la probeta correctamente con la solución a evaluar. Anotar su masa
( + ) y su respectivo volumen .
c) Cálculos: Para el cálculo de la densidad de la solución procederemos primero a restar la masa obtenida con la probeta llena con la vacía, obteniendo así la masa de la solución.
− = ò ( + ) () Luego dividiremos esta masa obtenida entre su respectivo volumen obtenido en la probeta, calculando así su densidad.
= MÉTODO DEL PICNÓMETRO: a) Picnómetro: Un picnómetro es un recipiente de vidrio con tapa como el que se puede observar en la figura, la tapa de este cuenta con un tubo capilar en posición vertical que se encuentra abierto a la atmósfera. Este capilar abierto permitirá que el llenado del picnómetro con líquido se haga siempre del mismo modo (llenando un volumen constante, que es el volumen del picnómetro).
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b) Procedimiento Experimental: Para determinar la densidad de un líquido c on el método del picnómetro, solamente se necesita la masa del mismo en dos situaciones diferentes. Todas las masas deben determinarse en balanza analítica y con la tapa.
() Llenar el picnómetro correctamente (evitando la formación de burbujas en su interior) con la solución a evaluar. Anotar su masa ( + ).
1. Pesar el picnómetro vacío y seco. Anotar su masa 2.
c) Cálculos: Para el cálculo de la densidad de la solución procederemos primero a restar la masa obtenida con el picnómetro lleno con el vacío, obteniendo así la masa de la solución.
ò − ò = ò ( + ) () Luego dividiremos esta masa obtenida entre su respectivo volumen (Que es el mismo que indica en el picnómetro) calculando así su densidad.
= MÉTODO DEL HIDRÓMETRO
a) Hidrómetro: El densímetro, también conocido por el anglicismo hidrómetro, es un instrumento que mide la densidad específica de un líquido.
Típicamente está hecho de vidrio y consiste de un cilindro y un bulbo pesado el cual hace que flote derecho.
b) Procedimiento: 1.
Vierta una cantidad de líquido a analizar (aprox. 500ml ) en una jarra alta 0 cilindro graduado.
2.
Tome el hidrómetro por el extremo superior del vástago con las manos limpias de tal forma que quede vertical. Introducir, cuidadosamente, en el cilindro y dejar que flote en la muestra permitiéndole oscilar hasta el reposo.
3.
La lectura se realiza donde la superficie del líquido intercepte la graduación del vástago, es decir, en el borde superior del menisco.
4.
Mida la temperatura de la muestra, idealmente debe ser igual a la temperatura estándar de calibración, que generalmente es de 15(C (60(F).
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6. Siempre es más fácil flotar en el mar que en una piscina común explique por qué.
Experimentalmente se sabe que el agua de mar es más densa que el agua potable esto debido a que esta es mucho más rica en sales y como el empuje ejercido por un líquido sobre un determinado cuerpo es directamente proporcional a la densidad de dicho líquido, entonces no sorprende que el agua de mar al ser más densa que el agua potable ejerza un mayor empuje por lo que sería mucho más fácil mantenerse a flote en ella.
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V.
CONCLUSIONES
Se concluye que, al finalizar la experiencia, podemos decir que existen diferentes métodos para poder hallar las densidades de algunos sólidos y algunos líquidos.
Así mismo, tal y como observó Arquímedes, el volumen del líquido desplazado(derramado) por un cuerpo al ser introducido en una probeta de agua al ras, será igual al volumen del mismo cuerpo introducido en la probeta.
Que, en la experiencia, se producen errores principalmente en la medición lo que conllevará a más errores en los cálculos realizados, cuyos resultados ya no serán exactos.
VI.
RECOMENDACIONES
Trabajar con cuidado con los líquidos (agua y alcohol), en especial con el llenado del picnómetro, dad la fragilidad de su capilar.
Para una mejor estimación de la densidad de un cuerpo se recomienda utilizar el método de Arquímedes para calcular el volumen y así no esté sujeto a la suma de errores que se producen al tratar de calcularlo directamente.
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