CALIBRACION DE LA BOTELLA VOLUMETRICA 1.- INTRODUCCION La botella volumétrica también llamada picnómetro que son recipientes de vidrio aforado con una escala graduada utilizado para la medición del cambio de volúmenes de los líquidos con que se trabaje mediante exposición al calor de una llama o cambios de temperatura El picnómetro es un utensilio que nos n os permite determinar la densidad de los líquidos y los sólidos. En estos frascos al estar llenos con un líquido cualquiera c ualquiera y expuesto a cambios de temperatura se producen: Si la temperatura aumenta el vidrio se dilata incrementa el volumen y cuando disminuye lo contrario El peso específico del agua aumenta o disminuye directamente proporcional a la temperatura. También se observa que los frascos volumétricos de vidrio cuando son expuestas a diferentes temperaturas sufren ligeros cambios en su volumen y cuando se disminuye la temperatura su volumen también disminuye. El agua sufre un incremento en su peso cuando se aumenta su temperatura o viceversa. 2.- OBJETIVO GENERAL El objetivo de este ensayo es el de calibrar Las botellas volumétricas o picnómetros los que se utilizarán posteriormente en el ensayo de determinación del peso específico de los suelos. 2.1.- OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la curva de calibración de una botella volumétrica. Utilizaremos dos picnómetros de 250 ml. y de 500 ml. que se utilizarán en la determinación del peso específico de suelos cohesivos y nocohesivos. 3.- DESCRIPCION DEL EQUIPO 3.1.- BOTELLA VOLUMETRICA (250ml, 500ml) El picnómetro o botella de gravedad específica, es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. pre cisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio.
3.2.- BALANZA DE PRESICION (Aproximación de 0,01 g) Es una palanca de primer género de brazos iguales que, mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos, permite medir masas. Para realizar las mediciones se utilizan patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la
precisión del instrumento. El rango de medida y precisión de una balanza puede variar desde varios kilogramos (con precisión de gramos), en balanzas industriales y comerciales; hasta unos gramos (con precisión de miligramos) en balanzas de laboratorio.
3.3.- TERMOMETRO (con aproximadamente 0,1ºC) El termómetro es un instrumento de medición de temperatura q consiste en un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada. 3.4.- PIPETA La pipeta es un instrumento volumétrico de laboratorio que permite medir la alícuota de líquido con bastante precisión. Es de vidrio. Está formada por untubo transparente que termina en una de sus puntas de forma cónica, y tiene una graduación con la que se indican distintos volúmenes. Algunas son graduadas o de simple aforo, es decir, se enrasa una vez en los cero mililitros, y luego se deja vaciar hasta el volumen que se necesite 3.5.- EMBUDO Los embudos de laboratorio son embudos que forman parte del equipamiento de laboratorio es un instrumento empleado para canalizar líquidos y materiales gaseosos granulares en recipientes con bocas angostas El vidrio es el material de elección para aplicaciones de laboratorio debido a su inercia química, en comparación con metales o plásticos. 3.6.-HORNILLA Se utilizó una hornilla a corriente eléctrica 3.6.- PAÑO ABSORVENTE Se utilizó una toalla. 4.- PROCEDIMIENTO Limpiar bien las botellas para que queden libres de cualquier desperdicio Luego poner agua en cada una de ellas y hacerlas hervir en la hornilla durante 10 minutos aproximadamente (se debe utilizar agua destilada por ser libre de impurezas pero en el ensayo se utilizó agua común de la pileta) Mientras este va hirviendo se debe ir sacando el aire que se va acumulando dentro de la botella Luego se llena la botella con agua fría hasta la medida del aforo que tiene que ser el agua
sobre la línea
Como el rango de medición de pesos es a partir de los 40º hacia abajo, entonces se deja enfriar para empezar a medir (para apresurar este proceso de utiliza agua fría dela pila, mojando con esta la botella para que enfríe mas rápido)
A medida que este va enfriando el volumen del agua va disminuyendo entonces para esto se va aumentando más agua(fría de la pileta) con ayuda de la pipeta por la precisión de la medida, esto hace que el volumen del agua vaya aumentando
Entonces vamos pesando en la balanza las botellas con agua para deferentes temperaturas (a partir de esto se podrá dibujar la gráfica)
Como la temperatura ambiente es de 18ºC entonces este será nuestro límite inferior ya que no se podrá enfriar más de eso. 5.- CALCULOS También se puede calcular el peso con la siguiente formula teórica: W= Wpic + Vpic*(1+ΔT*ξ)*(γw- γa) Wpic = Peso del picnómetro vacio Vpic = Volumen del picnómetro ΔT = Variacion de la temperatura =T-Tc T = Temperatura a la cual se obtiene W Tc = Temperatura de calibración del picnómetro (20ºC) ξ= Coeficiente de expansión térmica del vidrio (1.5*1 0-3ºC-1) γw = Densidad del agua a diferentes temperaturas γa = Densidad del aire (0.0012g/cc)
Para las densidades del agua a diferentes temperaturas utilizamos la siguiente tabla: Tenemos los siguientes datos obtenidos en el ensayo: Para el picnómetro de 500 ml: Nª TEMPERATURA ºC PESOS gr 1 40 695,3 2 35 697,2 3 30 697,7 4 24 698,3 5 22 699,1 6 20 699,2 Para el picnómetro de 250 ml: Nª TEMPERATURA ºC PESOS gr 1 37 352,2 2 33 352,9 3 26 353,1 4 22 353,35 20 353,5
6 19 353,8 Calculando el peso con la formula teórica tenemos: Para el picnómetro de 500 ml: Wpic = 199,5 gr T = 40ºC W= 199,5g +500cc*(1+20ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,992g/cc – 0,0012g/cc) W= 712,86 g T= 35ºC W= 199,5g +500cc*(1+15ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,994g/cc – 0,0012g/cc) W= 709,34 g T= 30ºC W= 199,5g +500cc*(1+10ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,996g/cc – 0,0012g/cc) W= 705,85 g T= 24ºC W= 199,5g +500cc*(1+4ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,997g/cc – 0,0012g/cc) W= 700,98 g T= 22ºC W= 199,5g +500cc*(1+2ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,998g/cc – 0,0012g/cc) W= 699,69 g T= 20ºC W= 199,5g +500cc*(1+0ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,998g/cc – 0,0012g/cc) W= 697,9 g Para el picnómetro de 250 ml: Wpic= 104,7 g T= 37ºC W= 1o4,7g +250cc*(1+17ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,993g/cc – 0,0012g/cc) W= 360,24 g T= 33ºC W= 1o4,7g +250cc*(1+13ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,995g/cc – 0,0012g/cc) W= 358,96 g T= 26ºC W= 1o4,7g +250cc*(1+6ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,997g/cc – 0,0012g/cc) W= 356,34 g T= 22ºC W= 1o4,7g +250cc*(1+2ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,998g/cc – 0,0012g/cc)
W= 354,8 g T= 20ºC W= 1o4,7g +250cc*(1+0ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,998g/cc – 0,0012g/cc) W= 353,9 g T= 19ºC W= 1o4,7g +250cc*(1-1ºC*1,8*10-3/ºC)*(0,998g/cc – 0,0012g/cc) W= 353,45 g El peso que se obtiene en el laboratorio para la botella de 500ml es W=698,8 g y el promedio de todos los pesos obtenidos teóricamente es. W=704,45 g El peso que se obtiene en el laboratorio para la botella de 2500ml es W=354,35 g y elpromedio de todos los pesos obtenidos teóricamente es. W=356,28 g Por tanto se puede ver que los pesos varían esto de puede deber a las pérdidas que se tubo. 6.- TABULACION DE DATOS Para la botella de 500 ml se obtuvo los siguientes datos Nª TEMPERATURA ºC PESOS gr (Lab) PESO DEL PIC gr VOL DEL PIC cc PESOS gr (teo) 1 40 695,3 199,5 500 712,86 2 35 697,2 709,34 3 30 697,7
705,85 4 24 698,3 700,98 5 22 699,1 699,69 6 20 699,2 697,9 Para la botella de 250 ml se obtuvo los siguientes datos: Nª TEMPERATURA ºC PESOS gr (Lab) PESO DEL PIC gr VOL DEL PIC cc PESOS gr (teo) 1 37 352,2 104,7 250 360,24 2 33 352,9 358,96 3 26 353,1 356,34
4 22 353,3 354,8 5 20 353,5 353,9 6 19 353,8 353,45 7.- RESULTADOS 7.1.- GRAFICO
8.- CONCLUSIONES De este ensayo se puede concluir que la calibración de la botella es necesaria para poder usarla después Es importante tomar en cuenta la temperatura ambiente para determinar nuestros parámetros de temperatura Es necesario que las botellas estén bien lavadas antes de poner el agua a hervir ya que el peso de las impurezas puede hacer variar los resultados En el momento del hervido del agua se debe tratar de sacar todo el aire que se va acumulando en la botella
Solo dejar hervir por 10 minutos aproximadamente Tomar en cuenta las densidades del agua para diferentes temperaturas
