Densidad

OBJETO

Determinar la densidad de líquidos y sólidos, a partir del principio de Arquímedes usando la balanza de Mohr-Westphal y una balanza electrónica respectivamente

MATERIAL

Para determinar la densidad de un líquido: Balanza de Mohr-Westphal, probeta, agua destilada y líquidos problemas.

Para determinar la densidad de un sólido: Balanza electrónica, junto con su platillo, un estribo encajado al platillo, puente. Vaso de 250 cm3, portaobjetos, agua destilada, termómetro y sólidos problema.

FUNDAMENTO

Densidad: Llamamos densidad absoluta o simplemente densidad, , de un cuerpo homogéneo a su masa m, por unidad de volumen:

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Principio de Arquímedes: Este principio establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba, llamada empuje, cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado y cuya línea de acción pasa por el centro de gravedad del fluido desalojado (Figura 1).

Así, si un cuerpo de volumen V se encuentra totalmente sumergido en un líquido de densidad , el empuje que experimenta el cuerpo es

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Determinación de la densidad de un líquido

Si sumergimos un mismo cuerpo sucesivamente en dos fluidos distintos de densidades 1 y 2, los empujes que experimenta se encuentran en la misma relación que las densidades de los líquidos, esto es

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de modo que, si conocemos 1, podemos determinar la densidad 2 del otro líquido.

Balanza de Mohr-Westphal: Esta balanza de brazos desiguales se utiliza para la determinación de densidades de líquidos más o menos densos que el agua (Figura 2). El brazo más corto termina en una masa compacta P de peso fijo, provista de una aguja que debe ponerse al mismo nivel que otra aguja fija al chasis para obtener el equilibrio. Del extremo del brazo largo pende, mediante un hilo delgado, un inmersor de vidrio I, que, normalmente, lleva incorporado un termómetro para medir la temperatura del líquido cuya densidad de desea medir (si no se dispone de este termómetro, tómese como temperatura la ambiente). En el brazo largo hay marcadas diez muescas, numeradas del 1 al 10; aunque, realmente, esta numeración debe interpretarse como 0.1, 0.2,..., de modo que el 10 representa la unidad.

Figura 2

Cuando el inmersor está colgado en el aire, su peso queda equilibrado por el contrapeso (la balanza está equilibrada). Si se sumerge el inmersor en un líquido, el empuje hidrostático desequilibra la balanza, de tal forma que, si queremos reestablecer el equilibrio, deberemos colocar unas pesas en forma de horquilla, llamadas reiters (“jinetes”), a caballo sobre el brazo graduado, de forma que se compense exactamente el empuje hidrostático.

Como en la expresión sólo aparece el cociente entre dos empujes, no tenemos que preocuparemos de cuál sea la unidad para medir éstos. Así, el reiter unidad (1/1) se ha elegido de modo que, colocado en la división

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