Propiedad de la materia densidad y viscosidad

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INTRODUCCIÓN

La densidad (1) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia o un objeto sólido. Usualmente se simboliza mediante la letra ρ del alfabeto griego. La densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio.

En la vida diaria nos encontramos con sistemas líquidos de diferentes densidades como el agua, el aceite, la miel, los jugos, los lubricantes, los combustibles, etc.

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La viscosidad o frotamiento interno es la propiedad que manifiestan los líquidos de oponer resistencia al movimiento relativo de capas adyacentes de líquido.

La viscosidad corresponde con el concepto informal de "espesor" (2), Por ejemplo, la miel tiene una viscosidad mucho mayor que el agua. ​

La problemática de esta práctica fue determinar las distintas densidades y viscosidades de ciertos elementos brindados, con ayuda de instrumentos creados especialmente para la medición de estos, como el viscosímetro de Ostwald.

Objetivos:

• Determinar la densidad absoluta y relativa de una muestra líquida y una sólida.
• Determinar la viscosidad de diferentes líquidos y la influencia de la concentración y la temperatura sobre la magnitud de la viscosidad, mediante el uso del viscosímetro de Ostwald.

MARCO TEÓRICO

Densidad:

La densidad, según los autores de la guía de laboratorio de química de la Universidad Científica del Sur (3), es la relación de la masa y el volumen, ambas propiedades extensivas que generan una propiedad intensiva.

 La masa de las muestras no cambia si su temperatura aumenta o disminuye. Sin embargo, los volúmenes de los sólidos y de la mayor parte de los líquidos aumentan un poco si se eleva su temperatura.

Los volúmenes de todos los gases mantenidos a presión constante aumentan mucho cuando se eleva su temperatura. Por lo general, la densidad disminuye al aumentar la temperatura. Cuando se proporciona el dato de densidad de un material, debe incluirse la temperatura a la que se midió esa densidad.

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Densidad relativa:

La densidad relativa es la relación entre la masa de una sustancia y la masa de un volumen igual de agua (medidas a la misma temperatura). Es decir, la densidad relativa compara la densidad de una sustancia con la del agua a dicha temperatura, y se usa comúnmente para comparar la densidad de otros líquidos con la del agua.

La densidad relativa de un líquido se puede medir también con un hidrómetro, un instrumento contrapesado en forma de bulbo que tiene una escala calibrada en densidades relativas a una temperatura dada.

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Viscosidad:

La viscosidad es la resistencia al flujo. La viscosidad de un líquido depende de las atracciones intermoleculares. Cuando las moléculas de un líquido son grandes, tienen más dificultad para moverse entre sí también son más viscosos. En general, la viscosidad de un líquido disminuye cuando aumenta la temperatura. A temperaturas mayores, las moléculas tienen más energía cinética para superar las fuerzas de atracción entre ellas. En consecuencia, la mayor parte de los líquidos fluye con facilidad cuando se calientan.

Para líquidos poco viscosos, se emplea los viscosímetros de Ostwald (con capilar). Y para líquidos muy viscosos, como la glicerina, el almíbar, melaza y otros, se utilizan viscosímetros con esferas de caída libre.

El viscosímetro de Oswald (4) es el más antiguo de los viscosímetros capilares de vidrio. Se nombra en honor del químico alemán del Báltico Wilhelm Ostwald, que fue quién lo ideó. Como ocurre en general en este tipo de viscosímetros la fuerza impulsora es la gravedad.

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Donde:

• P = Presión con la que se escurre el líquido (peso de la columna líquida en el capilar).
• R= radio del capilar.
• L = longitud del capilar.
• V = volumen de líquidos que fluye del aforo superior al inferior en un tiempo t.
• t = tiempo.

DATOS EXPERIMENTALES

TABLA DE DENSIDAD

TABLA DE DENSIDAD DE PIEDRAS

TABLA DE DENSIDAD DEL PLOMO

TABLA DE VISCOSIDAD DE AGUA CON RELACIÓN AL ALCOHOL

RESULTADO

DENSIDAD EN LÍQUIDO

1. En la muestra de agua primero calculamos el peso exacto de la fiola que fue de 61,6g después calculamos el peso de la fiola pero con un líquido que vendría a ser el agua, con esto hallamos el peso del líquido pero antes tuvimos que restarle el peso de la fiola obteniendo que el peso del líquido era de 99,4g el paso siguiente fue hallar su volumen que nos dio 100ml y su densidad que nos dio 0,994g/ml dándonos como error experimental un 6%.

1. En nuestra segunda muestra que fue de alcohol trabajamos con la misma fiola así que utilizamos su mismo peso y así hallamos el peso del alcohol que fue de 80,4g el peso de esta muestra de alcohol nos dio 80,4g, dándonos un volumen de 100ml, una densidad de 0,8048g/ml y un error experimental de 20,6%.

1. Nuestra tercera muestra fue de vinagre y los resultados que obtuvimos fue que el peso del vinagre fue de 100,1g su volumen fue de 100ml, su densidad de 1001g/ml y su error experimental fue de 1%.

DENSIDAD DE LAS PIEDRAS

1. Primero calculamos el peso exacto en la primera tanda de piedras que fue de un peso de 8,6g con un volumen de 2ml la colocamos en una probeta con agua destilada con 25 mL y calculamos la densidad que fue de 4,3 g/ml.
2. En la segunda tanda de piedras calculamos su peso que fue de 3,4g con el mismo volumen y la calculamos la densidad que fue de 1,7g/ml.
3. En la tercera tanda aumentando la cantidad en piedras calculamos su peso que fue mayor que en la segunda tanda a 6.2g con un volumen de 3ml y calculamos su densidad que fue de 3,1g/ml.

DENSIDAD DEL PLOMO

1. En la primera tanda de plomo calculamos su peso que nos dio 13,9g con un volumen de 1ml en una probeta con agua hallando su densidad que fue de 13,9g/ml.
2. En la segunda tanda aumentamos su cantidad obteniendo un peso de 21,9g pero ahora lo colocamos en un volumen de 2ml obteniendo como densidad 2,7g/ml.
3. En la tercera tanda de plomo obtuvimos un peso de 14,3g con un volumen de 1ml obteniendo como densidad 14,3g/ml.

 VISCOSIDAD DE AGUA CON RELACIÓN AL ALCOHOL

1. En una pipeta graduada, se colocaron 10 mL de agua, la cual fue posteriormente vaciada en un viscosímetro de Ostwald, tomando este fluido unos 38 segundos en pasar al otro lado aproximadamente.
2. En una pipeta graduada, se colocaron 7,5 mL de agua y 2,5 mL de alcohol, la cual fue vaciada en un viscosímetro de Ostwald, demorando unos 41 segundos en pasar al otro lado aproximadamente.
3. En una pipeta graduada, se colocaron 5 mL de agua y 5 mL de alcohol, la cual fue vaciada en un viscosímetro de Ostwald, tomando un tiempo de 1 minuto con 12 segundos en pasar al otro lado.
4. En la cuarta mezcla, se homogeneizaron 2,5 mL de agua y 7,5 mL de alcohol , lo que ocasionó que el tiempo tomado para el paso de un lado a otro fuera de 1 minuto con 37 segundos , siendo este el mayor tiempo invertido en el paso de fluidos.
5. Se colocó solo 10ml de alcohol en la pipeta graduada para después ser colocada en el viscosímetro de Ostwald dando un tiempo de 1 minuto con 6 segundos en pasar al otro lado.

CONCLUSIONES

1. El agua tiene una mayor densidad que el alcohol, esto puede ser corroborado con un simple experimento de colocar en un envase agua, alcohol y aceite, donde se podrá apreciar que el agua es el más denso de los tres, por lo tanto, esta irá hacia el fondo del envase; el aceite quedará a la mitad y el alcohol quedará en la superficie al ser el menos denso.
2. En esta experiencia se logró demostrar que si bien el plomo usado tenía mayor peso que las piedras, el volumen obtenido de estos no fue el mayor, aunque por otro lado fue evidenciable que la densidad del plomo le sacaba ventaja a la de las piedras, ya que la diferencia fue notable y se pudo superar uno de otro en casi 7g/mL en relación al peso.

1.  Gracias a los resultados dados por la tabla, se llegó a la conclusión de que el agua por si sola es menos viscosa que en su unión con el alcohol, llegando a  ralentizar su fluidez en hasta un poco menos de un minuto , aunque al poner 10 mL de  puro alcohol a prueba , se pudo observar que la viscosidad fue menor que la de su mezcla con 2,5 mL de agua , llegando así a la realización de que la mezcla de agua con alcohol hace un fluido más viscoso al cual no se podría llegar con ambos fluidos por separado.

Bibliografía

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