TEMA DE INVESTIGACION: El pH: El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución disolución.. El pH indica la + concentración de iones hidronio [H3O ] presentes en determinadas sustancias. En disolución acuosa, la escala de pH varía, típicamente, de 0 a 14. Son ácidas las disoluciones con pH menores que 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y alcalinas las de pH superiores a 7. Si el disolvente es agua, el pH = 7 indica neutralidad de la disolución. En productos de aseo y limpieza se suele usar la expresión "pH neutro". En este caso la neutralidad hace referencia a un nivel de pH 5,5. Debido a las características de la piel humana, cuyo pH es 5,5, se indica neutralidad de pH en este tipo de productos que están destinados a entrar en contacto con la piel para destacar su no agresividad. Si se aplicaran productos de pH 7 a la piel se produciría una variación del pH cutáneo con posibles consecuencias negativas. Algunas aplicaciones del conocimiento del pH:
En la mayoría de los procesos industriales es muy importante el control de los niveles de pH que presenten los productos que son elaborados o las soluciones que serán utilizadas para alguna parte del proceso. Su medición se emplea normalmente como indicador de calidad, es por ello que su regulación es muy importante. Encontramos su uso frecuente en plantas que realizan tratamiento de aguas residuales (neutralización) antes de retirarla de la planta, en industrias alimentarias para las bebidas gaseosas, cervezas, yogurt, embutidos, alimentos, salsas, mermeladas, en la industria farmacéutica, para jarabes y medicamentos, en la industria cosmética, para controlar el nivel de pH de los productos que tendrán contacto con la piel, entre otros. En la actualidad hay muchas industrias que realizan un control manual de pH, que resta eficiencia y productividad a la planta. Hay que tener en cuenta que un valor distinto de la consigna puede causar acidez de la solución o activación de bacterias (para el caso de la industria cervecera) y por ello es necesario que se trabaje con rechazo a disturbios, y así evitar variaciones en las consignas buscadas en el proceso.
pH de algunas sustancias: El pH en fase acuosa en la vida cotidiana: Sustancia
pH aproximado
0 Drenaje minero ácido (DMA) <1,0 Ácido de una batería <1,0 Ácido gástrico 2,0 Jugo de limón 2,4 - 2,6 Bebida de cola 2,5 Vinagre 2,5 - 2,9 Jugo de naranja o de manzana 3,5 Cerveza 4,5 Café 5,0 Té 5,5 Lluvia ácida < 5,6 Leche 6,5 Agua 7,0 Saliva 6,5 – 7,4 Sangre 7,38 – 7,42 Agua de mar 8,0 Jabón 9,0 a 10,0 11,5 Lejía 13 14,0
CUESTIONARIO: 3.) 50mL de un agua de manantial consume 3.5mL de solución EDTA 0.02M. Después de pasar otra muestra del mismo material a través de una columna de intercambio iónico, se observa que 100mL de agua ablandada consume 0,15mL de la misma solución EDTA. ¿Cuál es la eficiencia del intercambiador? Solución: 3,5mL de solución EDTA 0,02M = 7,0mL de solución EDTA 0,01M 7,0mL de solución EDTA 0,01M = 7mg CaCO 3 equivalente 0.15mL de solución EDTA 0,02M = 3.0mL de solución EDTA 0,01M 3.0mL de solución EDTA 0,01m = 3mg CaCO3 equivalente ppm=mg/L ppm de solución de agua cruda = 7mg/0,05L =140ppm ppm de solución de agua ablandada = 3mg/0,1L =30 ppm
%Efic.= gasto EDTA agua cruda – gasto EDTA agua ablandada x 100 gasto EDTA agua cruda %Efic. = (3.5mL/50mL) – (0.15mL/100mL) x 100 = 97,857% 3.5mL/50mL
4.) Explique la formación del precipitado meloso del jabón con agua dura. En nuestra practica de laboratorio el agua más dura resulto ser el agua de caño, y nos percatamos al momento de echar los líquidos que el precipitado que se formó tenia cierta dificultad para ser vertido pues era más espeso y meloso que los demás, esto se debió a que mientras más dura es el agua el jabón tiene mayor dificultad para disociarse pues el agua contiene más sales, de forma que se forman grandes conjuntos de jabón con sales lo cual hace que su viscosidad se incremente.
DINÁMICA DE ROTACIÓN 1º OBJETIVOS: * Estudio del cuerpo rígido calculando experimentalmente el momento de inercia (con respecto al eje de simetría), utilizando para ello una rueda de maxwell. 2º MATERIALES: * Un par de rieles paralelos (como plano inclinado). * Una rueda de Maxwell * Un pie de rey * Unas regla milimetrada * Una balanza * Un cronómetro 3º FUNDAMENTO TEÓRICO: a) LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA: La energía se conserva, es decir, ni se crea ni se destruye. Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas puramente mecánicas o campos conservativos la energía se mantiene constante con el tiempo: . Donde: , es la energía cinética del sistema. , es la energía potencial gravitacional del sistema. , es la energía potencial elástica del sistema. Es importante notar que la energía mecánica así definida permanece constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre las partículas. Sin embargo existen ejemplos de sistemas de partículas donde la energía mecánica no se conserva: b) DESCOMPOSICION DE LA ENERGÍA CINÉTICA: Un cuerpo no solo posee energía cinética por su velocidad lineal de traslación, si no que también posee energía debido a su movimiento de rotación con respecto a su centro de masas. Por lo tanto, su energía cinética total será la suma algebraica de ambas ya que el movimiento de un sólido rígidosiempre se puede descomponer en un movimiento de traslación de su centro de masas y otro de rotación del cuerpo con respecto al centro de masas: 4º PROCEDIMIENTOS DEL EXPERIMENTO: * El equipo usado en el experimento se armó de la siguiente manera: Los rieles paralelos están en una posición inclinada, haciendo que la rueda de maxwell gire. Como los efectos producidos por la fricción por rodadura y deslizamiento son despreciables
solo en caso de cuerpos rígidos. * Para empezar el análisis debemos de señalar puntos equidistantes (A0, A1, A2, A3, A4) ubicados en los rieles donde se analizara el cuerpo en instantes determinados. También se deben de medir las alturas de dichos puntos con respecto del nivel de referencia, que en este caso será la parte superior del soporte de los rieles. * Con ayuda del cronometro registraremos el tiempo que se demora la rueda en bajar sobre los rieles. Las mediciones estarán de acuerdo a los puntos equidistantes ya mencionados. * Con ayuda del pie de rey mediremos la rueda, cada uno de sus partes. Luego pesaremos la rueda. * Cambiaremos la inclinación de los rieles, registraremos la variación de las alturas del punto inicial y del punto final. Mediremos el tiempo que le toma a la rueda bajar los rieles desde el punto A0 hasta A4 Después de realizar todos los procedimientos, realizaremos los cálculos correspondientes: 5º PRESENTACION Y ANALISIS DE DATOS:* La distancia entre los puntos A0A1, A0A2, A0A3, A0A4 es igual a 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm respectivamente. * Los tiempos registrados cuando las ruega gira por primera vez son: DISTANCIA | 1° | 2° | 3° | A0A1 | 8.72 | 8.56 | 8.86 | A0A2 | 12.53 | 12.27 | 12.67 | A0A3 | 15.29 | 15.22 | 15.62 | A0A4 | 18.09 | 17.61 | 18.05 | Para el tiempo 4 se tomo intervalos adicionales: DISTANCIA | 4° | 5° | 6° | 7° | 8° | 9° | 10° | A0A4 | 18.09 | 18.13 | 18.27 | 18.23 | 18.38 | 18.00 | 17.66 | Calculamos el promedio de estos tiempos y obtenemos: DISTANCIA | TIEMPO | A0A1 | 0.1 m | 8.71333 | A0A2 | 0.2 m | 12.49 | A0A3 | 0.3 m | 15.37667 | A0A4 | 0.4 m | 18.051 | El grafico correspondiente es: Como podemos observar, el movimiento que describe la rueda sobre los ejes es un M.R.U.V. * Sabemos que cuando la rueda gira, su centro instantáneo de rotación no es el centro de masa de la rueda, sino su punto de contacto con los rieles. La aceleración del C.M. de la rueda será la aceleración que tenga el cuerpo. La cual podemos hallar de la siguiente manera: Como V0 es nula, utilizaremos lo siguiente:
e=12at2 Como en nuestros cálculos existirá un error, entonces calcularemos la aceleración en cada intervalo de tiempo para tener una idea de cuanto varia dicha magnitud ESPACIO | TIEMPO | ACELERACION | 10 | 8.71333 | 0.2634276 cm/s2 | 20 | 12.49 | 0.25641 cm/s2 | 30 |15.37667 | 0.253762 cm/s2 | 40 | 18.051 | 0.2455203 cm/s2 | En “promedio” la aceleración lineal o del centro de masa es 0.254779975 cm/s2
* En el punto A4 calcularemos la velocidad del disco, la cual se puede calcular de dos maneras distintas: * Utilizando nuestra “aceleración promedio”. Como el tiempo estimado que le toma a la rueda ir desde A0 hasta A4 es 18.051 s y como la velocidad es función del tiempo y la aceleración podemos afirmar lo siguiente: V = at V = 0.254779975*18.051 V=4.6 cm/s (aproximadamente) * Teniendo en cuenta la siguiente relación: V= 2xt Siendo X la distancia recorrida y t el tiempo: V= 2(40)18.051 V=4.432 cm/s Como obtenemos resultados distintos, calculamos el error porcentual: %error=∆aateórica*100= 0.1684.6*100=3.65%
También calcularemos una velocidad promedio para cálculos posteriores la cual es igual a 4.516 cm/s * Calcularemos la velocidad angular de la rueda en el instante t4, como sabemos que la velocidad es igual al producto del radio y la velocidad angular. Como ya obtuvimos la velocidad promedio, entonces calcularemos la velocidad angular: ω= vr=4.5160.335=13.4806 rad/s El valor de “r” es igual al radio de la varilla ploma ya que en esta se encuentra el centro de
masa de la rueda de maxwell. * para proseguir con los cálculos correspondientes es necesario hallar el momento de inercia de la rueda, para ello sabemos como es la rueda demaxwell: Dicho cuerpo esta compuesto por 5 barras pequeñas, un cilindro hueco, un cilindro pequeño y 2 barras delgadas Cada pieza de dicho material fue medido con el pie de rey, pero este artefacto nos señalaba
cuanto era aproximadamente el error absoluto que existiría al calcular sus medidas. Calcularemos el volumen con dichos errores de acuerdo a las siguientes formulas: Suma y resta: ∆W=∆X2+∆Y2+∆Z2
Multiplicación y división: ∆WW=(∆XX)2+(∆YY)2+(∆ZZ)2
Las medidas de cada parte de la rueda están registradas en la hoja de reportes del laboratorio, así que calcularemos directamente el volumen: * Cilindro hueco: Volumen: 151.554 cm3 Error aproximado: ∆W151.544=(0.005X)2+(∆YY)2+(∆ZZ)2 * * Las alturas registradas son las siguientes: h0 | h1 | h2 | h3 | h4 | 6.75 | 5.65 | 4.95 | 3.95 | 3.15 | * 6º OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES: * 7º CONCLUSIONES: * 8º BIBLIOGRAFIA: * Raymond A. Serway y J ohn W. Jewett Jr., “Física, para ciencias e ingeniería Vol. 1” Séptima edición 2007 * Marcelo Alonso y Edward J. Finn, “Física Volumen 1 : Mecánica” Primera edición 1967 * Paul Tipler y Gene Mosca, “Física I, para la ciencia y la tecnología Vol. 1” Sexta e dición 2010
* http://es.wikipedia.org/wiki/Energia_mecanica * http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/Magnitudes_mec%C3%A1nicas_fundamentales/D escomposici%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica