Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Universidad del Perú, Per ú, DECANA DE AMÉRICA)
FACULT FA CULTAD AD DE INGENIER INGENIERIA IA INDUSTRIAL
E.A.P. Ingeniería Industrial LA!RA"!RI! LA!RA" !RI! DE #$%IC!&U$MICA N'
DETERMINACION DE DENSIDAD DE LIQUIDOS Y SOLIDOS
PROFESOR: PROFESOR:
Pant'a Cadill', Ageri*' INTEGRANTES INTEGRANTES::
earan' +iga, Ael Artur'
--/0001
Ra2íre3 C4'5ue, R's2er6
--/0-7/
2015 I. INTRODUCCION El siguiente in8'r2e tiene *'2' 'etiv' la deter2ina*i9n de la densidad de un s9lid' (*ar'nat' de *al*i') 6 de un lí5uid' (:;r';an'l) a trav
1 22+g, te2;eratura > ℃
6 4u2edad relativa /> ?.
Para la deter2ina*i9n e@;eri2ental de la densidad utili3are2's el 2
C 6 >C .La densidad 'tenida en la e@;erien*ia ;ara el Is';r';il :Pr';an'l a una te2;eratura de >C es
779.69 Kg / m 3
6 a >C es
775.38 Kg / m 3
.
Des;uC es 0.1B? 6 a >C es :-.0/?. de la 2is2a 8'r2a ;ara 4allar la densidad del *ar'nat' de *al*i' (CaC!) a "C (te2;eratura a2iente) utili3a2's el 2
II. INDICE
Págs. Objetivos................................................................... 3 Fundamento teórico.................................................. 3 Procedimiento experimental..................................... 7 Cálculos y resultados................................................1 Conclusiones.............................................................1! "p#ndice...................................................................1$ Cuestionario..............................................................1%
III. OBJETIVOS •
&eterminación experimental de la densidad de l'(uidos y sólidos.
IV. FUNDAMENTO TEORICO a. Densidad absolua.! )e de*ne como la masa por unidad de volumen de una sustancia y expresarse en g+cm3, -stas relaciones están temperatura y la los l'(uidos y los sólidos indica en las tablas de con el siguiente siendo el exponente la
pueden lb+pie3, lb+gal. en unción de la presión/ para la densidad se datos 'sicos s'mbolo0 d, temperatura.
Densidad de un cuerpo = Masa del cuerpo / Volumen que ocupa
2a densidad de un cuerpo está relacionada con su otabilidad, una sustancia otará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera ota sobre el agua y el plomo se 4unde en ella, por(ue el plomo posee mayor densidad (ue el agua mientras (ue la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se 4undirán en la gasolina, de densidad más baja. )u unidad en el )istema 5nternacional es kilogramo por metro cúbico 6g+m38, aun(ue recuentemente tambi#n es expresada en g/cm3. 2a densidad es una magnitud intensiva.
b.
Densidad "elai#a o $"a#edad es%e&'(&a.! )e llama densidad relativa de un gas a la relación existente entre su densidad y la de un gas tipo. &urante el siglo pasado se tuvo la costumbre de expresar la densidad relativa de los gases con respecto al 4idrogeno.
2a gravedad espec'*ca es un en de algunos usos densidad relativa, con el preerido a menudo en la cient'*ca moderna. -l uso de espec'*ca se desalienta en los campos cient'*cos (ue alta precisión : se pre*ere la 6en dimensiones de la masa unidad8.
caso especial, o sinónimos con, 9ltimo t#rmino escritura la gravedad uso t#cnico en re(uieren la densidad real por volumen de
2a densidad relativa es 6sin unidades8, ya (ue (ueda el cociente de dos densidades.
adimensional de*nida como
donde es la densidad relativa, densidad de reerencia.
es la densidad absoluta y
es la
Para los l'(uidos y los sólidos, la densidad de reerencia 4abitual es la del agua l'(uida a la presión de 1 atm y la temperatura de ! ;C. -n esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1 g+m3 Para los gases, la densidad de reerencia 4abitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de ;C.
•
c.
)eso es%e&'(&o o )eso absoluo.: )e llama peso espec'*co de un gas a la relación de su densidad con respecto a la densidad del aire, a las mismas condiciones de temperatura y presión. =esulta entonces (ue el peso espec'*co no es más (ue la densidad relativa de un gas con respecto al aire. -l peso espec'*co, y en general cual(uier densidad relativa no tienen dimensiones. )i ambas densidades se comparan se encuentran a las mismas condiciones, el peso espec'*co de los gases no depende de la temperatura ni de la presión. =elación entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrón, generalmente para sólidos y l'(uidos se emplea el agua destilada y para gases, el aire o el 4idrógeno. -l peso espec'*co de una sustancia se de*ne como su peso por unidad de volumen. )e calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen (ue #ste ocupa. -n el )istema <#cnico, se mide en ilopondios por metro c9bico 6p+m>8. -n el )istema 5nternacional de ?nidades, en ne@ton por metro c9bico 6A+m>8. )u expresión de cálculo es0
)iendo, , el peso espec'*co/ , el peso de la sustancia/ , el volumen de la sustancia/ , la densidad de la sustancia/ , la masa de la sustancia/ , la aceleración de la gravedad. )ICNOMETRO
?n picnómetro es un recipiente de vidrio con tapa, la tapa del picnómetro cuenta con un tubo capilar en posición vertical (ue se encuentra abierto a
la atmósera. -ste capilar abierto permitirá (ue el llenado del picnómetro con l'(uido se 4aga siempre del mismo modo 6llenando un volumen constante, (ue es el volumen del picnómetro8. -l cuello del picnómetro es de vidrio esmerilado para avorecer el cierre. Por su orma, en el llenado pueden (uedar burbujas alojadas bajo el esmerilado, lo (ue 4abrá de evitarse.
V. )ROCEDIMIENTO E*)ERIMENTAL F.I &eterminación de la densidad de l'(uidos por el m#todo del picnómetro
Objeto0 Bateriales0 : : : : : : : :
Picnómetro "gua destilada
B#todo operatorio0 2avar el picnómetro con una meDcla sulon'trica o detergente, enjugue varias veces con agua de caEo y al *nal con agua destilada y se(ue en la estua. 2uego de 4aber 4umedecido con un papel *ltro 49medo y secado con papel *ltro seco externamente, pese el picnómetro 6primer peso8. 2lene el picnómetro con agua destilada y sumerja en un baEo de temperatura constante a $;C, teniendo cuidado de llenar completamente
4asta el capilar, despu#s de $ minutos, retire el picnómetro del baEo, s#(uelo externamente y p#selo de a4' se obtendrá el segundo peso a las temperaturas con (ue se va a trabajar. =etire el agua del picnómetro, s#(uelo en la estua, deje enriar y vuelva a pesar como en el segundo paso, de a4' se obtendrá el tercer peso. =epita el tercer paso usando el l'(uido orgánico y obtenga el cuarto peso a las temperaturas con (ue se viene trabajando.
F.II &eterminación de la densidad de solidos por el m#todo del picnómetro
Objeto0 Bateriales0 : : : : :
Picnómetro Carbonato de calcio "gua destilada alanDa digital 2una de reloj
B#todo operatorio0 =epita el primer y segundo paso de la primera parte, el cual en este caso se obtendrá el peso ". 5ntroduDca una pe(ueEa cantidad de la muestra solida 6carbonato de calcio8 donde obtendrá el peso B. "gregue agua destilada al picnómetro más la muestra 4asta llenarlo completamente y pese 6)8.
VI. CALCULOS Y RESULTADOS Condiciones de laora!orio
Presi9n (22+g)
/>1
" (C)
? +u2edad
/7
Relativa(?+R) Da!os o!enidos en el laora!orio
1" De!er#inaci$n de la densidad de l%&'idos (or el #)!odo del (icn$#e!ro
,1 ,2 ,+ ,-
25* C
+5*C
-0.B1> 0.70-7 -0.B1>1 -1./
-0.B/11 0.111 -0.B1-> -1.>71
Trabajando con los datos del AGUA DESTILADA
LIQUIDO
1) Gravedad específica
¿ ¿= ¿
¿ ¿= ¿
ρ ¿ A ρ
¿ H 2 O
W ¿ −W ¿ 4 ¿
W −W
3 ¿
=
m¿ A m ¿ H 2 O
W ¿ −W ¿ =
4 3 W ¿ −W ¿ 2 1
Reemplaando! "ara la temperat#ra de $%&'
propanol a 25 ° C 18,6337 −10,4858 = =0.78229 20,9019 −10,4865 agua a 25 °C
¿
"ara la temperat#ra de (%&'
propanol a 35 ° C 18,5968 −10,4815 = =0.77958 agua a 35 ° C 20,8886 −10,4788
¿
$) Densidad eperimental del $*propanol a $%&' + (%&'
ρ ¿ =¿ ¿ xρ
¿
¿
ρ
A $%&' 25 ° C
propanol
ρ
=0,782 29 x 997.05 =779.69 Kg / m
3
A (%&' 35 ° C
propanol
=0,77958 x 994,08 =775.38 Kg / m
3
Densidad te,rica del $*propanol a $%-' es ./0(2 345m ( Densidad te,rica del $*propanol a (%-' es .0.1. 345m( () Error porcent#al
%Error =
Valor teorico −Valor experimental ∗100 Valor teórico
%E =
%E =¿
767.17 −775.38 767.17
∗100 ∨¿ 1.07
786,30 −779,69 786,30
∗100= 0,84
2" De!er#inaci$n de la densidad de solidos (or el #)!odo del (icn$#e!ro
A 10/-
M
S
.
--.--0
-.B>
0.777
Trabajando con los datos del 'AR678AT7 DE 'AL'I7 SOLIDO
1) Gravedad específica 9G) G=
G=
M − A P + M − A −S
11,1106 −10,4668
20,9299 + 11,1106 −10,4668 −21,3345
=2.69147
$) Densidad del s,lido ρ ¿ =G xρ ¿ B H 2 O
ρ ¿ =2.69 x 997,05 =2682.07 B
() :Error %Error =
%E =
Valor teorico −Valor experimental ∗100 Valor teórico
2711,00 −2682,07 2711,00
∗100=1,07
VII. CONCLUSIONES A partir de lo eperimentado en el laboratorio + realiar los c;lc#los correspondientes concl#imos <#e!
La densidad epresa la relaci,n <#e =a+ entre la masa de la s#stancia por s# #nidad de vol#men>
Las densidades est;n en f#nci,n de la temperat#ra así como tambi?n de la presi,n>
La ra,n para re4istrar la temperat#ra es <#e casi todas las s#stancias se epanden con el calor + por lo tanto la densidad dismin#ir; c#ando la temperat#ra sea ma+or>
La densidad relativa no tiene #nidades por<#e c#ando se epresa en la relaci,n de densidad absol#ta + densidad <#e se toma como patr,n estos tendr;n las mismas #nidades>
Se4@n las pr#ebas realiadas en el laboratorio se p#do comprobar <#e realmente el m?todo del picn,metro no es tan eacto pero sí m#+ cercano +a <#e el mar4en de diferencia entre los res#ltados es relativamente bajo>
VIII. A)ENDICE ∗
&uí2i*a generalG H4itten, gaile6G ed. M* raH +ill.
∗ ∗
&uí2i*a la *ien*ia *entralG r'Hn, Le2a6, urstenG ed.Pears'n #isi*'5uí2i*aG P'ns Mu33', ast'nG 1 ed.
I*. CUESTIONARIO +. Men&ione las di,e"en&ia en"e densidad absolua - "elai#a
&ensidad "bsoluta
&ensidad =elativa
•
• •
)e de*ne como Gla masa por unidad de volumen, (ue es igual al cociente entre la masa de un cuerpo 6g8 y su volumen 6m38H.
•
• •
)e de*ne como Gel cociente entre la densidad de un cuerpo y la de otro (ue se toma como unidadH. Ao tiene unidades Aecesita de una densidad de reerencia, es decir, son dos sustancias.
. Es&"ibi" la "ela&i/n 0ae01i&a en"e 2"ados A)I3 - los 2"ados Bau04 56Be7 &on la 2"a#edad es%e&i(&a.5$e7
18 Iravedad "P5 2a gravedad "P5, o grados "P5, de sus siglas en ingl#s "merican Petroleum 5nstitute, es una medida de densidad (ue, en comparación con el agua, precisa cuán pesado o liviano es el petróleo. Jndices superiores a 1 implican (ue son más livianos (ue el agua y, por lo tanto, otar'an en #sta. 2a gravedad "P5 se usa tambi#n para comparar densidades de racciones extra'das del petróleo. Por ejemplo, si una racción de este aceite ota en otra, denota (ue es más liviana, y por lo tanto su grado "P5 es mayor. Batemáticamente la gravedad "P5 carece de unidades 6v#ase la órmula abajo8. )in embargo, siempre al n9mero se le aplica la denominación grados "P5. 2a gravedad "P5 se mide con un instrumento denominado 4idrómetro. -xiste gran variedad de estos dispositivos. Fórmula de la gravedad "P5 2a órmula inerida y usada para determinar esta propiedad es la siguiente0 Iravedad "P5 K 61!1,$+I- a % ;F8 : 131,$
2a órmula usada para obtener el dato de la gravedad espec'*ca del l'(uido derivada de los grados "P5 es0 I- a % ;F K 1!1,$+ 6Iravedad "P5 L 131,$8 2a cira % ;F 6o 1$ $+M ;C8 se usa como valor estándar para medición y reportes de mediciones. Por lo tanto la gravedad "P5 de un crudo pesado de gravedad espec'*ca 1 6#ste es el valor de la densidad del agua pura a % ;F8 es la siguiente0 61!1,$+1,8 : 131,$ K 1, "l instrumento para medir el grado "P5 se le denomina 4idrómetro, (ue complementado con una probeta y un termómetro permite determinar los grados "P5 observados. 2uego, de tablas ad 4oc se obtiene el valor respectivo a % ;F. 8 =elación Iravedad -spec'*ca y Ne Ie. K m m : aum# m K 1!$ a %; + %;F 6-scala "mericana8 m K 1!! 6-scala antigua, olanda8 m K 1!%.3 a 1$;C m K 1!!.3 a 1$;C 6-scala =acional, "lemania8 ;el ?sado para l'(uido más ligero (ue el agua ;eP ?sado para l'(uidos más pesados (ue el agua
8. Si 0e9&la0os a :6C a2ua &on eanol 5densidad "elai#a :3;:7 "esula una solu&i/n al <:=> en al&o?ol. Cal&ule la densidad de la 0e9&la en S.I.
)olución0 < K ;C &ensidad etanol K. &ensidad agua K .MMM
)olución al !Q R en alco4ol !Q alco4ol %Q agua &ensidad de la solución K .!x 6.8 L .%x 6.MMM8 K .M1M7! g+m2 Pero en el sistema internacional ser'a M1.M7! g+
m
3