LABORATORIO DE TERMODINÁMICA.
CATEDRÁTICO: ING. QUÍM. CRUZ JIMÉNEZ JAIME.
INTEGRANTES DEL EQUIPO (Nº Control): ALOR HERNÁNDEZ LIZBETH (11231076). ALOR HERNÁNDEZ YANET (11230714). DÍAZ LUIS NORMA OLIVIA (11230730) GÓMEZ SÁNCHEZ GISELLE GUADALUPE. (11230736). MILLÁN MÁRQUEZ ANA REBECA. (11230754).
PRÁCTICA No. 1:
“DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD”.
FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA No. 1: LUNES, 10 DE SEPTIEMBRE DEL 2012. FECHA DE ENTREGA DEL REPORTE DE LA PRÁCTICA No. 1: MARTES, 11 DE DICIEMBRE DEL 2012.
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MINATITLÁN, VER. A LUNES, 10 DE SEPTIEMBRE DEL 2012.
OBJETIVO: El estudiante aprenderá a determinar la densidad utilizando el densímetro, picnómetro y la definición.
MARCO TEÓRICO: Densidad: 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:
Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto, siendo la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:
La unidad es kg/m3 en el SI. Ejemplo: un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con independencia del tamaño y masa de uno y otro.
Densidad absoluta: La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema 3 Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m ), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm 3. La densidad es una magnitud intensiva.
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siendo , la densidad; m, la masa; y V , el volumen de la sustancia.
Densidad relativa: La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades):
donde es la densidad relativa, densidad de referencia o absoluta.
es la densidad de la sustancia, y
es la
Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/dm3. Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
Unidades de densidad: Unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI):
kilogramo entre metro cúbico (kg/m3).
gramo entre centímetro cúbico (g/cm ).
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kilogramo entre litro (kg/L) o kilogramo entre decímetro cúbico. El agua tiene una densidad próxima a 1 kg/L (1000 g /dm3 = 1 g/cm3 = 1 g/mL). 3 gramo entre mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm ).
Para los gases suele usarse el gramo entre decímetro cúbico (g/dm 3) o gramo por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:
Unidades usadas en el Sistema Anglosajón de Unidades:
onza entre pulgada cúbica (oz/in 3). libra entre pulgada cúbica (lb/in 3). libra entre pie cúbico (lb/ft 3). libra entre yarda cúbica (lb/yd 3). 3
libra entre galón (lb/gal). libra entre bushel americano (lb/bu). slug entre pie cúbico.
Medición de densidad:
Un densímetro automático quien utiliza el principio del tubo en U oscilante.
Picnómetro. La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son:
El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido. El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases (picnómetro de gas). La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos.
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La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la densidad de líquidos.
Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuya frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido.
Cambios de densidad: En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura.
Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta. Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.
El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño, por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es de 10 –6 bar – 1 (1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10 –5 K –1. Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la temperatura. La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:
donde gas,
es la constante universal de los gases ideales, su masa molar y la temperatura absoluta.
es la presión del
Eso significa que un gas ideal a 300 K (27 °C) y 1 atm duplicará su densidad si se aumenta la presión a 2 atm manteniendo la temperatura constante o, alternativamente, se reduce su temperatura a 150 K manteniendo la presión constante.
MATERIALES Y REACTIVO: 1 Densímetro .6 o .7 a 1
Reactivo:
1 Picnómetro
Etanol o Alcohol etílico. 5
1 Vaso de precipitados de 50 ml. 1 Probeta graduada de 250 ml. 1 Balanza granataria. 1 Pipeta graduada de 10 ml. 1 Perilla. 1 Piseta. 1 Termómetro de 0° a 100° o de 0° a 120°.
TÉCNICA: Método del Densímetro: 1. En una probeta graduada añadir aproximadamente 250 ml de muestra problema (alcohol etílico).
2. Introducir el Densímetro en la muestra. 3. Tomar la lectura de la densidad. Método del Picnómetro: 1. Pesar el Picnómetro (P 1) Peso 1. 2. Llenar el Picnómetro con agua destilada y pesarlo (P 2) Peso 2. 3. Llenar el Picnómetro con muestra problema y pesarlo (P 3) Peso 3. 4. Realizar el cálculo de la densidad. Método utilizando la definición: 1. Pesar un vaso de precipitados. (Peso 1) P 1=30 g. 2. Pesar 10 ml de muestra problema (alcohol etílico o etanol). 3. Calcular la densidad. “La densidad está en función de la temperatura”.
DATOS Y OBSERVACIONES:
Método del Densímetro: 6
Densidad del Alcohol etílico con el Densímetro = 0.77 g/ml a una temperatura de 30°C. Equipo 1: = 0.77 g/ml
T = 30°C.
= El método más exacto es el del Densímetro, porque nada más es leer”.
Método del Picnómetro: P1 = 20.4 g pesó el Picnómetro de 50 ml. P2 = 69.3 g pesó el Picnómetro con 50 ml de agua destilada. P3 = 58.6 g pesó el Picnómetro con 50 ml de Etanol. = m/v Peso del Agua Destilada: P2 - P1 = 69.3 g – 20.4 g = 48.9 g H 2O Peso del Etanol: P3 – P1 = 58.6 g – 20.4 g = 38.2 g Etanol. Peso del Etanol Peso del Agua Destilada Peso del Etanol
= P3 – P1 = 58.6 g – 20.4 g = 38.2 g = 0.78 D.R.
Peso del Agua Destilada
P2 - P1 = 69.3 g – 20.4 g = 48.9 g
D.R. = Densidad Relativa. D.R. =
sustancia = 0.78 del agua
etanol = (D.R.)
H2O = (0.78) (1 g/ml) = 0.78 g/ml Densidad del Etanol
Método utilizando la definición: PV = 30 g
38.1 g – 30 g = 8.1 g
PV + E = 38.1 g 10 ml Etanol PE = 8.1 g = masa/volumen = 8.1 g/10 ml = 0.81 g/ml 7
*OBSERVACIONES Y RESULTADOS: Observamos que en los 3 Métodos de medición de la Densidad (por medio del Densímetro, por medio del Picnómetro y utilizando la definición) se obtuvieron resultados similares de la Densidad del Etanol.
Densidad del Etanol con cada uno de los 3 Métodos para obtenerla: Método del Densímetro: Método del Picnómetro: Método utilizando la Definición:
0.77 g/ml 0.78 g/ml 0.81 g/ml
*FOTOGRAFÍAS: Método del Densímetro:
Materiales que se utilizaron en la Práctica.
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Midiendo aproximadamente 250 ml de Etanol.
Midiendo la densidad del Etanol con el Densímetro. 9
Tomando la temperatura del Etanol. Método del Picnómetro:
Llenando el Picnómetro de agua destilada.
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Pesando el Picnómetro con agua destilada.
Pesando el Picnómetro con el Etanol.
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Método utilizando la Definición:
Pesando el vaso de precipitados.
Pesando 10 ml de Etanol en el vaso de precipitados.
*CONCLUSIÓN: Ahora somos aptos de tomar la densidad de una sustancia mediante tres procedimientos diferentes que son: mediante el Densímetro (que es el método más exacto), mediante un Picnómetro y utilizando la definición, 12
llegamos a la conclusión que la densidad de una sustancia está en función de la temperatura a la que se encuentra y obtuvimos densidades del Etanol parecidas ya que con el primer método obtuvimos una densidad de 0.77 g/ml, con el segundo método una densidad de 0.78 g/ml y con el tercer método obtuvimos una densidad de 0.81 g/ml. Fue una Práctica mediante en la cual por medio del método de utilizando la definición de la densidad para calcular llevamos los conocimientos adquiridos dentro del salón de clases a la práctica de manera concisa, entendible, práctica y comprensible.
*BIBLIOGRAFÍA: http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad
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