Lab 1 - Determinacion Experimental de La Densidad de Líquidos y Sólidos

7/17/2019 Lab 1 - Determinacion Experimental de La Densidad de Líquidos y Sólidos

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Universidad de El SalvadorFacultad de Ingeniería y Arquitectura

Unidad de Ciencias Básicas

Laboratorio n° 1: determinación experimental dela densidad de líquidos y sólidos

Materia: Física II Grupo Laboratorio: 44

Instructor: Ing. Roberto Villalta

Presentado por: Carnet: Firma:Carrillo Bonilla, Andrea Dianne CB13004 _______________López Nerio, Ingrid Michelle LN13005 _______________

López Ramírez, Melissa Maybeth LR13001 _______________Saz Rivera, Nelson Alejandro SR13073 _______________

Fecha de entrega: Viernes 20 de marzo de 2015



Universidad de El Salvador – Facultad de Ingeniería y Arquitectura2

LABORATORIO N° 1: DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDO

SÓLIDOS | FISIC

Tabla de contenido

Tabla de contenido .................................................................................................. 2

Objetivos del laboratorio ......................................................................................... 3

Objetivos generales .............................................................................................. 3

Objetivos específicos ............................................................................................ 3

Introducción teórica ................................................................................................ 4

Procedimientos ......................................................................................................... 5

PARTE I: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS .............................. 5

PARTE II: DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE SÓLIDOS ............................... 7

Análisis de resultados ............................................................................................... 9

Conclusiones ........................................................................................................... 10

Bibliografía ............................................................................................................... 11

Anexos ...................................................................................................................... 12





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Objetivos del laboratorio

Objetivos generales

Aplicar a casos prácticos los conceptos teóricos explicados en clasesobre algunas propiedades físicas de los fluidos.

Comparar cualitativa y cuantitativamente diferentes formas dedeterminar la densidad, tanto de cuerpos sólidos como de líquidos.

Desarrollar habilidades y destrezas en el manejo de equipo.

Objetivos específicos

Determinar la densidad de líquidos y de cuerpos metálicos de formaregular e irregular haciendo uso de densímetros, la relaciónmasa/volumen y de un tubo en “U”.

Expresar las medidas experimentales y cálculos de acuerdo al criteriode cifras significativas en donde se le indique exprese el cálculo de ladensidad con su respectiva incertidumbre absoluta.

Identificar y mencionar las fuentes de error en las medidas efectuadas. Utilizar los resultados obtenidos y tablas de densidad de sustancias y

materiales, mencionar el metal del que posiblemente esté fabricadoel cuerpo.





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Introducción teórica

A partir de las diferencias físicas, la materia suele clasificarse en tres estadoso fases: sólida, liquida y gaseosa. Un sólido tiene forma y volumen definidos;un líquido tiene un volumen definido, pero toma la forma del recipiente quelo contiene. Un gas toma la forma y ocupa el volumen del recipiente dondeestá confinado.

Los líquidos y los gases tienen algunas propiedades comunes, una de ellases la capacidad de fluir. Los fluidos son importantes en la vida diaria:respiramos el fluido llamado aire, por nuestras venas circula un fluido vital: lasangre. El agua es otro fluido sin el cual no podemos vivir. En ingeniería, elestudio de los fluidos es esencial debido a su gran variedad de aplicaciones:barcos, aviones, máquinas hidráulicas y neumáticas, redes de distribuciónde agua potable, entre muchas otras.

Para la mayoría de las aplicaciones, los líquidos se consideranincompresibles, o sea que su densidad permanece relativamente constantedentro de intervalos razonables de presión y temperatura. Sí la densidad deun material tiene el mismo valor en todos sus puntos, esta puede calcularsecomo el cociente de la masa del objeto y su volumen, razón que puede serrepresentada así:

Dónde: Ρ = Densidad

m = Masa del cuerpo (sólido o líquido)

V = Volumen del cuerpo

Existen varias formas de medir la densidad de un cuerpo en forma líquida,por ejemplo usando un densímetro o usando un tubo en "U".

Las unidades en que se expresa la densidad (Ρ) de un cuerpo, dependendel sistema de unidades seleccionado; en el SI las unidades usadas sonkg/m3

Para los líquidos utilizados en este laboratorio, se considerará lo siguiente: 1)no existen cambios de fase en los líquidos estudiados. 2) la densidad de loslíquidos a utilizar es constante. En realidad, existirán pequeños cambios dedensidad por modificaciones en la temperatura o la presión ambientes, queprácticamente no influyen en los resultados, debido a la precisión de losinstrumentos utilizados.





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Procedimientos

PARTE I: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS

Todas las lecturas en los instrumentos usados en éste laboratorio, se hicieroncon base al criterio de “cifras significativas”.

LÍQUIDO MUESTRA: Aceite comestible

a)

USO DEL DENSÍMETRO

1. En una mesa de laboratorio, habrán tres probetas de 1000 mL, cada

una conteniendo aceite comestible, aceite diesel y agua. Identifiquelos líquidos que corresponden al tubo en U de su mesa de trabajo ytome las lecturas de densidad que indican los densímetros que estánen cada probeta para cada líquido.

2.

Realice la lectura del densímetro según el criterio de cifrassignificativas y traslade estos valores a la tabla que se le presenta.

Observación Líquido GravedadEspecífica

Densidad(kg/m3 )

1 Aceite

comestible

910 910

2 Agua de grifo 1000 1000

b)

USO DE LA RELACIÓN MASA/VOLUMEN

En ésta parte, se preparó una solución salina como líquido muestra.

1.

Se midió la masa de la probeta de 100 mL vacía.2. Vertimos 70 mL de agua del grifo en la probeta de 100 mL, viértalos en

el beaker.

3.

Se pesó 7.0 g de sal común; lo pasamos al beaker y agitamos hastadisolver.4. Vertimos la solución salina en la probeta de 100 mL, tomamos la

lectura del volumen.5.

Se determinó la masa de la solución salina en la probeta.





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6. Calculamos con los datos obtenidos la densidad de la solución salinade dos maneras. 1° En base al criterio de cifras significativas. 2°Expresando la medida con su incertidumbre absoluta.

7. Se repitió el procedimiento, pero ahora utilizando agua del grifo, conla probeta etiquetada “agua del grifo”.

8.

Trasladamos todos estos valores a la tabla siguiente:

Observación Líquido Volumen(mL)

Masa (g) Densidad(kg/m3 )

1 Soluciónsalina

72.0 76.7 1065.3

2 Agua delgrifo

70.0 72.8 1040.0

Masa se la probeta de 100 mL vacía: 100.1g

Masa de probeta + solución salina: 176.8g

Densidad de la solución salina con su incertidumbre,

D = Ρ ± ΔΡ =(1065.27 ± 28.68)

(Cálculos en los anexos)

c)

USO DEL TUBO EN “U”

En ésta parte, el líquido muestra es el aceite.

1.

Medimos las alturas h1 y h2 con el número de cifras significativascorrecto.

2. Aplicando los conceptos de “manometría”; calculamos la densidad.3.

Trasladamos los valores obtenidos.

VALORES OBTENIDOS

h1 = 19.7 cm

h2 = 18.2 cm Ρ = 923.86 Kg/ m3

Densidad del líquido muestra





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PARTE II: DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE SÓLIDOS

a) SÓLIDO DE FORMA GEOMETRICA REGULAR.

1.

Medimos la masa de la muestra metálica (esfera).2. Medimos el diámetro de la muestra metálica y calculamos su

volumen.3.

Determinamos la densidad de la muestra. Utilice la relaciónmasa/volumen.

4. Consultamos una tabla de densidades y deducimos el nombre delposible metal.

5.

Trasladamos los valores a la tabla siguiente:

Para la muestra sólida regular:

Masa (g) Diámetro (mm) Volumen (m3 ) Densidad(kg/m3)

28.4 1.9 3.78x10-6 7512.5

Ecuación para el volumen: V = 2/3πd3

Identidad probable de la muestra sólida: Hierro o acero.

b) SÓLIDO DE FORMA IRREGULAR.Mida la masa del alambre.

1.

Agregamos unos 8 mL de agua en la probeta de 10 mL, tomamos lalectura.

2. Introducimos la muestra metálica (alambre) en la probeta.3.

Medimos el volumen de agua desplazado.4. Calculamos la densidad de la muestra metálica. Para ello utilizamos

la relación masa/volumen.5. Consultamos una tabla de densidades y determinamos el nombre del

posible metal.6.

Trasladamos los valores a la tabla siguiente:





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Para el cuerpo irregular.

Masa (g) Vol. de agua(mL)

Vol. agua +metal (mL)

Diferenciadevolúmenes

(mL)

Densidad(kg/m3 )

9.2 8 9 1 9200

Identidad probable del sólido irregular: Cobre





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Análisis de resultados

a)

¿Por qué es importante limitar el número de cifras significativas en losresultados de densidades obtenidas?

Porque disminuye la posibilidad de cometer errores en las mediciones

debido a la escala del instrumento de medición.

Para la solución salina: 1° manera Ρ = 1065.3 kg/m3 # de c. s. = 5

Solución salina: 2° manera (D = Ρ ± ΔΡ) Ρ = (1065.27 ± 28.68) # de c. s. = 6

Para el aceite:

Tubo en “U” Ρ 923.86 kg/m3 # de c. s. = 5

b) Con base a los resultados de la parte a); ¿Cuál de los dos métodos esmás preciso para calcular la densidad? Explique su respuesta.

Es más preciso el cálculo de la densidad del aceite en el tubo en “U” porqué

las cifras decimales no sufren muchas aproximaciones debido a que su

cálculo es más directo; en cambio en la relación masa/volumen se tiene

que realizar más el redondeo por el número de cifras significativas.

c) Conocidos dos métodos de obtener la densidad de cuerpos sólidos:

¿En cuál método se cometen más errores al realizar las mediciones?

Según lo realizado en el laboratorio se puede observar que se comenten las

errores en el de encontrar la densidad de una forma irregular.

Explique apoyándose en datos experimentales.

Al no poder conocer el volumen exacto de la forma irregular y al tener que

tener su volumen de forma alternativa sumergiéndolo en agua se cometen

más errores de medición al tener que usar instrumentos que son menos

precisos (probeta vrs calibrador Vernier). Pero también, es necesario dejar

solo una cifra decimal, por el criterio de cifras significativas: “Al multiplicar odividir cantidades considerando las cifras significativas, el resultado debe

expresarse con igual número de cifras significativas como el del factor o

como el del dividendo o divisor (en la división) que contenga menos”.





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Conclusiones

Se puede concluir que la densidad es una propiedad física que nos permitesaber la ligereza o pesadez de una sustancia, la cual puede ser determinadapor una relación de masa volumen. Además esta es afectada por ciertocambio ya sea temperatura o presión lo que provoca que el cuerpo puedaser más ligero o pesado, con la instrumentación del laboratorio se pudo sermás preciso en la medición de masa de ciertos líquidos disminuyendoconsiderablemente los posibles errores de precisión.

Existen diversidad de métodos para calcular la densidad de un líquido,algunas son más prácticos que otros y se cometen menos errores .en estecaso en particular se determinó la densidad de un líquido muestra (Aceitecomestible), primeramente trasladando los datos desde un densímetroobteniendo 910.0 kg/m3 Posteriormente se calculó la densidad de unasolución salina a través de la relación masa volumen obteniendo un valorde la densidad de la solución de 1065.3 kg/ m3. Finalmente se calculó ladensidad de la aceite comestible con el método de manometría es decirusando igualación de presiones a partir de un tubo en U lo cual arrojo unresultado de 923.86 kg/m3.

Se ha comprobado la fiabilidad del uso del manómetro de tubo en U paraencontrar la densidad de un líquido, en este caso encontramos la densidaddel aceite comestible, puesto a que arrojó un resultado muy cercano al

valor teórico proporcionado en la guía de laboratorio que corresponde a918.0 kg/m3.

Se puede mencionar que el método más preciso para calcular la densidades el del tubo en “U” ya que con este se cometen errores de medición ya sea por error humano o por fallo en los instrumentos que pueden serdespreciables, en comparación al de la relación masa/volumen en el cualse utilizan más procedimientos para el cálculo de la densidad y de estaforma las aproximaciones pueden alejarse un tanto de los valoresesperados.

Se ha concluido que la identidad posible de la muestra solida regular esHierro o Acero, respecto a la posible identidad de la muestra solida irregularse concluyó que es de Cobre.





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Bibliografía

Libros

Resnick/Halliday/Krane; “FISICA 1”. México. 4 ed. Compañía EditorialContinental.

Serway, Raymond A.; 1997 “FISICA”. Mexico. 4 ed. McGraw-Hill.

Páginas web

Cifras significativashttp://www.escritoscientificos.es/trab21a40/cifrassignificativas/pagina02.htm

http://www.escritoscientificos.es/trab21a40/cifrassignificativas/pagina02.htm









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Anexos

Cálculos de uso de relación masa/volumen

Determinación de Ρ de solución salina

=

=0.0767

7210−

= 1065.27

Determinación de Ρ de agua de grifo

=

=0.0728

7010−

= 1040.00

Cálculos de uso de tubo en U

× × ℎ = × × ℎ

× ℎ = × ℎ

= × ℎ

ℎ

Cálculos de determinación de la densidad de sólidos

Determinación de Ρ de la esfera

=

=0.0284

3.7810−





= 7512.47

Determinación de Ρ de cuerpo irregular

=

=0.0092

110−

= 9200

Cálculos de densidad de solución salina conincertidumbre

=m/V = ∆

∆ = ( ∆m/m+∆V/V)

∆ =1.07(0.1/76.7 + 1/72)

∆ =0.02

= 76.7/72=1.07

D= ∆

D=(1.07 0.02)

=m/V = ∆

∆ = ( ∆m/m+∆V/V)

∆ =1065.27(0.0001/0.0767 + 0.000001/0.000072)

∆ =28.68

= 0.767/72x106=1065.277

D= ∆

D=(1065.3 28.68) kg/m3

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