Densidad De Solidos, Principio De Arquimedes 1c6r1b

Universidad Distrital. F.J.C. Densimetría de líquidos, Grupo 22

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Densimetría de líquidos Felipe Romero (20132015007), David Rodríguez (20122015101), Felipe Vásquez (20131015012), Yohan Alexander Pinilla (20122015029) Docente: María Inés De Castro. Agosto 20 de 2015 de 10:00 a 12:00 Grupo 22 Universidad Distrital Francisco José de Caldas Termodinámica Y Fluidos Agosto 27 de 2015 

Siendo

1. OBJETIVOS     

Determinar experimentalmente la densidad de líquidos Determinar el porcentaje de error de cada medición Medir la temperatura de cada liquido utilizado Determinar la gravedad especifica de algunos líquidos Comparar las mediciones, utilizando 3 tipos de medidores de volumen con el fin de descubrir cuál es el más exacto.

1.2 FUNDAMENTACION La densidad es una magnitud física importante en la industria, ciencia y tecnología. Las determinaciones de densidad de líquidos y sólidos son realizadas con fines tecnológicos, comerciales, fiscales y científicos. Para garantizar la exactitud y comparabilidad de las mediciones de densidad deben enlazarse a patrones nacionales de esta misma magnitud y estos a su vez a los patrones de masa y longitud respectivamente.

2. MARCO TEORICO 2.1 2.1 Densidad Absoluta y Densidad Relativa 2.1.1 Densidad Absoluta La densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva. [1]

, la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la

sustancia 2.1.2 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 a dimensional. [2]

Donde

es la densidad relativa,

sustancia, y

es la densidad de la

es la densidad de referencia o absoluta.

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

2.2 Densidad como criterio para evaluar la pureza de un liquido La pureza es el grado de concentración de átomos del mismo elemento, es decir una sustancia 100% pura se define como aquella a la que todos sus átomos son iguales. Se expresa como % p/p, que hace referencia al porcentaje peso de soluto/peso de una solución. [3] Como se mencionó anteriormente la densidad es la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen, utilizando la ecuación: %p/p = %p/v * Donde %p/v es la cantidad de soluto que hay en 100 centímetros cúbicos de la disolución, podemos concluir que la densidad sirve como criterio para establecer la pureza de un líquido

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2 Los gases contienen mucho espacio vacío y son mucho menos densos que los sólidos y los líquidos, por esto la unidad que se para expresar su densidad es gramos/litro. Para calcular la densidad de un gas, lo más sencillo es calcular la densidad de una cantidad determinada, específicamente, un mol.

2.3 Efectos en la densidad por el cambio de temperatura y presión La densidad es afectada por la temperatura porque a medida que la temperatura incrementa también lo hace la energía cinética de las partículas, provocando que estas se desplacen más rápidamente, lo que reduce la densidad en la sustancia. [4] Además, cuando la temperatura sube, el aire se vuelve menos denso y sube, lo que es conocido como sistema de presión baja. Cuando la temperatura cae, el aire se vuelve más denso y es conocido como sistema de alta presión.

Su densidad puede verse afectada, por factores tales como la masa molar, la temperatura y presión a la que se encuentra. 2.5 Causas de error en la medición de densidad Todas las medidas incluyen cierto grado de incertidumbre, y ciertos tipos de errores pueden aumentar la incertidumbre en el cálculo.

2.4 Medición en la densidad de un gas

Los vasos de precipitado son los menos exactos. Las probetas graduadas son un poco más precisas, y las pipetas volumétricas (picnómetros) son los más precisos de estas herramientas.

Es más difícil medir la densidad de un gas que la de un líquido o sólido. Los gases son difíciles de manejar y la mayor parte de ellos no se puede siquiera ver.

3

TABLAS 3.1 Tabla – densidad experimental-

Liquido

peso peso probet probet a + volume a vacía liquido n

Alcohol

128

165

45

Aceite glicerin a

128

164

39

128

157

40

Agua

128

151,3

45

peso densidad vaso calculad vací a o 106, 0,86 9 106, 0,95 9 106, 0,7 9 106, 0,8 9

peso vaso + liquid volume o n

densidad peso calculad picnómetr a o vacío

peso picnómetr volume o + liquido n

149,1

50

0,84

33,3

67,6

50

0,68

143,5

50

0,73

33,3

72,8

50

0,79

163,7

50

1,36

33,3

96,1

50

1,25

150

50

0,8

33,3

83,9

50

1,012

Unidades Peso de instrumentos (gr) Peso de instrumentos + liquido (gr) Volumen (ml) Densidad (gr/ml) 3.2 Tabla -% de error y calculo de densidad relativa

liquido alcohol aceite glicerin a agua

densidad con % de densidad % de densidad con % de gravedad probeta error con vaso error picnómetro error especifica 0,86 13,1 0,84 10,5 0,68 10,5 0,76 0,9 2,1 0,73 20,6 0,79 14,3 0,92 0,7 0,8

Unidades Densidad (gr/ml) % de error (adimensional) Gravdad especifica(adimensional)

44,4 20

densidad calculad a

1,36 0,86

7,9 14

1,25 1,01

0,7 1

1,26 1

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4.ANALISIS DE RESULTADOS Para obtener resultados satisfactorios en la práctica y basados en conocimientos teóricos anteriormente adquiridos, se hizo una serie de operaciones (procedimiento). primeria instancia, se pesaron engramos los recipientes vacíos, limpios y secos. En seguida se pesaron nuevamente los recipientes, pero con cierta cantidad de volumen (mililitros).Esto con el fin de obtener el diferencial entre el peso final y el peso inicial. La masa hallada de cada una de las sustancias por medio de la Ecuación 2, se puede ver en la tabla (numeración de la tabla), después de esto procedemos a hallar la densidad relativa de cada una de las sustancias, por medio de Ecuación 3. (2)

3

La densidad

(g/mL) de cada una de las sustancias

dependiendo del tipo de instrumento con el cual se realizó el experimento se puede ver en la Tabla (depende de nuestra numeración). .

Densidad Agua (probeta)

Densidad Agua (vaso)

Densidad Agua (Picnómetro) (3) Densidad teórica agua 15º 1

Densidad Aceite (probeta)

Densidad Aceite (vaso)

Densidad Aceite (picnómetro) Ilustración 1 Entre los instrumentos utilizados en la práctica, se encuentran la probeta de 100mL, el picnómetro de 50mL, el vaso de precipitado de 100mL y la balanza granataría (gramos). Con el fin de tener una mayor precisión en la obtención de la densidad, se procedió a calcular un porcentaje de error mediante la siguiente formula:

Densidad teórica aceite

Densidad glicerina (probeta)

Densidad glicerina (vaso)

(4)

Haciendo uso de las ecuaciones mencionadas y observando los resultados obtenidos de la práctica, se realizaron los siguientes cálculos: Densidades

Densidad glicerina (picnómetro)

Densidad teórica de la glicerina

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4

Densidad alcohol (probeta)

Densidad alcohol (vacío)

(Exceso)

Densidad alcohol (picnómetro)

Densidad teórica alcohol

Instrument o

Agua

Aceite

Alcoho l

Glicerin a

Vaso de precipitado s

0,862

0,732

0,844

1,136

Probeta

0,502

0,905

0,806

0,7075

Picnómetro

1,012

0,79

0,686

1,256



Picnómetro

Porcentaje de error El cálculo del % de error es:  Vaso de precipitados

(Exceso) 13.8 Tabla 3. Porcentajes de error %



Probeta

%

Vaso de precipitad os

Probeta

Picnómetr o

Agua

13.8

49,8

1,2

Aceite

8,5

13,125

1,25

Alcohol

6.97

10.32

13,05

Glicerina

9.841

43,85

0,476

Dados los datos obtenidos tanto en el laboratorio como los obtenidos por medio de ecuaciones hacemos el respectivo análisis y comparación de dichos con los encontrados en la bibliografía.

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5 durante la práctica, en especial debido a que tomamos distintos volúmenes a la hora de medir con la probeta debido a esto tenemos un porcentaje de error tan grande. La Tabla 2 nos permite ver la densidad de cada sustancia y la Tabla 4 nos permite hacer la comparación entre la densidad teórica y la hallada en el laboratorio, asimismo gracias a las; Gráfica 1,Gráfica 2 y Gráfica 3 podemos ver la esta diferencia de densidades gráficamente, respecto del instrumento utilizado para hallarla. Tabla 4. Vaso de precipitad os

Picnómet ro

Sustancia

ρ teoric a (g/mL )

ρ experimental (g/mL)

Agua

1

0,862

0,502

1,012

Aceite Mineral

0,8

0,732

0,905

0,79

Alcohol

0,789

0,844

0,806

0,686

Glicerina

1,26

1,136

0,7075

1,256

Gráfica 1

Gráfica 2

Probet a

Nos damos cuenta que el instrumento con mayor precisión, utilizado en el laboratorio, fue el picnómetro. Dado que el margen de error hallado en las densidades medidas con este es más bajo, como se puede evidenciar en la Tabla 3. Asimismo se observaron las densidades de las sustancias y las clasificamos desde la más densa a la menos densa, en este orden: a. Glicerina b. Agua c.

Aceite Mineral

d. Alcohol Gráfica 3 En comparación con los datos de bibliografía, las densidades de las sustancias halladas tienen cierta diferencia, debido a condiciones de precisión en los instrumentos y errores por parte de los estudiantes

5. PREGUNTAS ADICIONALES

1. ¿Qué diferencia hay entre densidad absoluta y densidad relativa?

Universidad Distrital. F.J.C. Densimetría de líquidos, Grupo 22 RESPUESTA “la densidad absoluta y la relativa tienn la misma magnitud la diferencia radica en que la densidad relativa es una cantidad adimensional y estaa se determina por medio del cosiente de la densidad del fluido sobre la densidad del agua”

6 mismo instrumentos se pueden llegar a contaminar si no se tiene el cuidado adecuado además también influye el grado de incertidumbre que da cada instrumento en su medion y las cifras significativas tomadas de los calculos”

2. ¿la densidad sirve como criterio para establecer la pureza de un liquido? RESPUESTA “la densidad puede ser un punto de referencia para establecer la pureza de un liquido ya que al estar contaminado la densidad cambia pero no debemos tomarla como un criterio muy aportuno ya que no nos va a dar resultados específicos de cuales son las impurezas o cual es el pase de estas” 3. ¿Cómo afecta a la densidad los cambios de temperatura y peso? RESPUESTA “un cambio en la presión puede hacer que un liquido cambie la relación de peso habitual a una atmosfera lo que haría cambiar la parte proporcional de la densidad mientras que un cambio en la temperatura puede causar una dilatación o una condensación del liquido lo que cambia el volumen del liquido” 4. ¿Por qué la densidad de un gas es difícil de medir directamente? ¿Cómo se determina la densidad de un gas? ¿Qué factores afectan la densidad de los gases? RESPUESTA “por que los gases no están dados explícitamente en unidades para aplicar la formula de la densidad; la densidad de un gas se determina obteniendo unidades similares a la masa y el volumen partiendo de la ecuación de los gases ideales; los factores que afectan la densidad de los gases son la presión, la temperatura, las moles y los gramos por litro.” 5.¿Cuáles son las posibles causas del error en cada uno de los metodos? RESPUESTA “entre los factores que pueden causar errores en el calculo de la densidad tenemos que la balanza se puede descalibrar por no manipularla adecuadamente, además al medir varios liquidos con los

6 CONCLUSIONES De la practica podemos concluir que para determinar la densidad de los liquidos lo podemos hacer mediante divernos instrumentos y debemos tener cuidado en no contaminar los liquidos y tener en cuenta las incertidumbres de los instrumentos de medición. Además también podemos darnos cuenta que los factores como presión y temperatura se deben tener en cuenta ya que estos cambien las magnitudes del fluido dependiendo de los cambios que se presenten en ellos.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]RAYMOND Kirk. Enciclopedia de Tecnología Química. Ed. Reverte 1998.

[2]Densidad Relativa http://www.tplaboratorioquimico.com/quimicageneral/las-propiedades-de-la-materia/densidadrelativa.html

[online].

[3] TEGEDER F., MEYER L. Métodos de la industria Química. Ed. Reverté 1987.

[4] PRINCIPIOS QUÍMICOS (APLICAION DEL GAS IDEAL) http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/gases/html/co ntenido_12.html (2015) [5] DENSIDAD DE LIQUIDOS http://es.wikihow.com/calcular-el-porcentaje-de-error