Densidad De Solidos Y Liquidos

FUNDAMENTO TEÓRICO

La densidad es una cantidad escalar. Representa la relación entre la masa de una sustancia contenida en un determinado volumen. Para calcular la densidad (ρ) de una sustancia, se mide la masa (m) y el volumen (V). La unidad en el sistema internacional es Kg/m^3. Se determina la densidad de una sustancia por el método directo usando la siguiente relación:

La densidad del agua a 4ºC es de 1000 Kg/m^3, En general la densidad depende de la temperatura y presión.

METODO DE ARQUIMEDES

Cuando un cuerpo de forma arbitraria se sumerge totalmente en un liquido que esta contenido en un recipiente graduado, experimentara una fuerza vertical hacia arriba denominada Empuje (E), desplazara un volumen de este liquido que es igual al volumen del cuerpo sumergido. Debido a esta fuerza el cuerpo experimentara una disminución de su peso medido en el aire denominado peso real (W), el cual llamaremos peso aparente (W`), tal como indica la figura.

Peso real (W) del objeto en el aire.

Peso aparente (W’) sumergido en un liquido. (E) es el empuje.

De la figura se cumple:

W’=W-E

Luego

E=W-W’

Donde:

E=Empuje

W=Peso real del cuerpo.

W’=Peso aparente.

En virtud del principio de Arquímedes, “la magnitud del empuje sobre el cuerpo es igual al peso del liquido desalojado por el mismo”. Es decir:

E= mL g= ρL VL g

ρL= densidad del liquido

VL= volumen del liquido desalojado.

mL= masa del liquido desalojado.

g= aceleración de la gravedad.

Igualando (3) y (4), se obtiene:

ρL VL g= W-W’

Ya que VL=V=m/ρc

Donde

V=Volumen del cuerpo.

m=masa del cuerpo.

ρc=masa del liquido desalojado.

Remplazando (6) en (5) y despejando ρc obtenemos:

ρc= W/(W-W') ρL

Con esta ecuación se puede calcular la densidad de una sustancia conociendo la densidad de liquido, a este proceso se denomina método de Arquímedes

Densidad de sólidos regulares por el método de Arquímedes

Sí se tiene un cuerpo sólido homogéneo y de forma regular, la densidad del mismo puede calcularse midiendo las dimensiones del cuerpo con algún instrumento adecuado para determinar su volumen, el cuál dependerá de la geometría del cuerpo.

De está manera puede determinarse su densidad si se conoce su masa, como el cociente entre su masa y su volumen.

Sí el cuerpo no es homogéneo, es decir, si no tiene la misma estructura en toda su extensión, la relación anterior define la densidad promedio del cuerpo.

La temperatura afecta a la densidad, porque si bien la masa no varía, el volumen sí; y cuando aumenta la temperatura el cuerpo se dilata aumentando su volumen, por lo tanto, la densidad disminuye.

La presión también influye, pero su incidencia es muy baja en sólidos y líquidos, siendo muy importante en gases. Especificar los valores de densidad sin nombrar la temperatura y presión a las que fueron medidas no posee ningún valor físico.

Fijar la balanza como indica la figura, o con cualquier otro método indicado.

Calibre la balanza

Mediante un hilo sostenga el cuerpo solido de la balanza como indica la figura

Medir la masa del cuerpo en el aire. Anote el resultado en la tabla

Colocar suficiente agua en vaso de precipitado y sumergir completamente el cuerpo sin que toque el fondo ni la pared del vaso.

Medir la masa del cuerpo sumergido. Anota el resultado en la tabla

Calcule la densidad del cuerpo con la ecuación, considerando que la densidad referencia conocida es el agua 1000 Kg/m^3.

Figuras: Sistema para medir densidades usando el principio de Arquímedes.

TABLA: Densidad de solidos regulares por el método de Arquímedes.

Cuerpo Masa del cuerpo en el aire (Kg) Masa del cuerpo sumergido (kg) W(N) W’(N) ρ(Kg/m^3)

Al 21 ± 0,05 10 ± 0,05 496,5 ± 0,05 486,5 ± 0,05

Cu 37,5

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