Practica 1

DENSIDAD DE UNA SUSTANCIA

Objetivo

Determinar la densidad de un líquido y un sólido, con dos diferentes métodos: midiendo su masa y volumen geométricamente o el volumen desplazado.

Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos es el más exacto para medir la densidad de líquidos y calcular el error experimental.

Material

1. Una balanza granataria de 0.1 gramo.

2. Una probeta de 0-100 ml.

3. Una pipeta de 10 ml.

4. Agua.

5. Pedazos de madera, aluminio, canicas u otro sólido de forma regular.

6. Muestras de aluminio.

7. Vernier.

Introducción

La densidad de una sustancia homogénea es una propiedad física que la caracteriza y está definida como el cociente entre la masa y el volumen de la sustancia que se trate. Esta propiedad es conocida como intensiva o específica, es decir que es independiente de la masa o de la cantidad de muestra que se está analizando. Se puede observar y medir sin transformar la identidad y la composición de la sustancia. La densidad depende de la temperatura, por lo que al medir la densidad de una sustancia se debe considerar la temperatura a la cual se realiza la medición. En el caso de sustancias no homogéneas lo que obtenemos al dividir la masa y el volumen es la densidad promedio. En esta práctica se determina la densidad de un líquido y un sólido homogéneos y se calcula la incertidumbre obtenida con los instrumentos empleados.

El cálculo de la densidad posee muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo:

• identificar rocas y minerales

• Conocer la densidad de los metales y aleaciones es particularmente importante para la construcción de aviones y cohetes.

• Como indicativo de pureza en los líquidos

• En las baterías, aquellas que estén completamente cargadas tendrán un líquido con mayor densidad relativa que aquellas que no estén cargadas.

Procedimiento

(A) Determinación de la densidad del agua:

1. Calibrar la balanza mediante su tornillo de contrapeso.

2. Medir la masa de la probeta procurando que esté limpia y seca.

3. Verter agua en la probeta hasta que alcance aproximadamente los 60 ml, procurando que el menisco del agua quede muy cerca de una de las líneas de graduación de la probeta. Utilice una pipeta para poner el menisco en la marca deseada. Procure que no quede líquido en las paredes externas e internas de la probeta para no alterar la medición de volumen y masa. Importante: El menisco del agua debe quedar tangente a la marca del volumen que se estudia. Tenga el cuidado de que sus ojos estén a la misma altura del nivel del líquido para disminuir los errores asociados al proceso de medición.

4. Una vez determinado el volumen, mida la masa de la probeta con el agua en la balanza.

5. Sin vaciar la probeta agregue agua hasta una marca aproximada de 70 ml, ayudándose de la pipeta. Una vez que determinó el volumen y que limpió el líquido de las paredes del recipiente, mida su masa.

16. Volver a repetir la operación anterior para cada uno de los volúmenes aproximados siguientes: 80, 90 y 100 mililitros.

(Nota: El estudiante puede tomar los volúmenes indicados o algunos cercanos a esos valores anotando el valor indicado por la graduación de la probeta en cada caso.)

(B) Determinación de la densidad para un sólido regular.

1. Seleccione cinco muestras de un mismo material, ya sea de madera, aluminio u otro material, procurando que todas sean de una misma sustancia y que tengan una forma geométrica regular.

2. Con el vernier, mida a cada una sus dimensiones y con ellas calcule su volumen.

3. Mida ahora su masa correspondiente.

4. Repita el mismo proceso para las otras cuatro muestras.

5. En el caso de haber usado piezas metálicas u otro material que no flote en el agua, determine el volumen de cada pieza sumergiendo cada una en agua y determinando el volumen desplazado de agua por cada pieza. Utilice la probeta para medir el volumen desplazado y la tabla de la siguiente sección para reportar los resultados.

Actividades a realizar

(A) Para el agua:

1. Con las masas de la sustancia, los volúmenes correspondientes y la expresión para la densidad, calcule la densidad del agua.

2. Obtendrá 5 valores de densidad para el agua, correspondientes a las 5 mediciones.

3. Con esos 5 valores de densidad, calcule:

• El valor promedio de la densidad del agua.

• La desviación media.

• El error relativo porcentual.

Datos para el agua

Medida V M ρ

1

2

3

4

5

ρ = δρ = ε =

Podemos reportar estos resultados para la densidad del agua como

ρ = ρ ± δρ

Escriba el valor promedio con las cifras significativas (cifras decimales) de acuerdo a la incertidumbre obtenida. Por ejemplo si la densidad promedio del agua al hacer los cálculos resulta 1.0243 gr/cm3 y la desviación media

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