UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL ÁREA ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS
INFORME N° 04
DENSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL LABORATORIO DE FÍSICA II FI – 204B Realizado por:
PAREDES YUCRA ,DAVID
ESCUDERO CAJAVILCA, ALFONSO
SALCEDO GUTIERREZ, PEDRO
Profesor responsable de la práctica:
ALTUNA DIAZ ISACC GABRIEL
REYES GUERRERO REYNALDO GREGORINO
Realización de la práctica: 20/10/14 Entrega del informe: 03/11/14
NOTA
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INDICE
DENSIDAD 1ºOBJETIVO ................................................................................................ pag.2 2ºEQUIPO .................................................................................................. pag.2 3º FUNDAMENTO TEORICO ...................................................................... pag.2 4º PROCEDIMIENTO ..............................................................................…..pag.3 5º CALCULOS Y RESULTADOS………………………………………………...pag.4-5
TENSION SUPERFICIAL 4º OBJETIVO …………………………………….………………………………..pag.6 5ºEQUIPO .................................................................................................. pag.7 6º FUNDAMENTO TEORICO ...................................................................... pag.8 7º METODOS………………………………………………………………………pag.7-8 8º CALCULOS Y RESULTADOS………………………………………………………………… .....pag.8-10 9ª CONCLUSIONES………………………………………………………………pag.10 10º BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………. pag.10
LABORATORIO DE FÍSICA II DENSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL
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DENSIDAD 1. OBJETIVO Determinar la densidad media de algunos cuerpos mediante la aplicación del Principio de Arquímedes.
2. EQUIPO
Tres objetos cuyas densidades medias se desea determinar. Un vaso grande Un recipiente Una pipeta sin graduar Una balanza con cinco jinetillos
3. FUNDAMENTO TEORICO DENSIDAD: La densidad es una propiedad intensiva de la materia definida como la relación de la masa de un objeto dividida por su volumen. La masa es la cantidad de materia contenida en un objeto y comúnmente se la mide en unidades de gramos (g). El volumen es la cantidad despacio ocupado por la cantidad de la materia y es comúnmente expresado en centímetros cúbicos (cm3) o en milímetros (ml) (un cm3 es igual a 1 ml). Por consiguiente, las unidades comunes usadas para expresar la densidad son gramos por milímetros (g/ml) y gramos por centímetros cúbicos (g/cm3). Veamos un ejemplo. Un ladrillo típico tiene una masa de 2,268 g y ocupa un volumen de1,230 cm3. La densidad del ladrillo es por tanto: 2,268 g/1,230 cm3 = 1.84 g/cm3 La densidad es un concepto fácil de confundir. Por ejemplo, muchas cosas que comúnmente creemos que son 'livianas' o 'pesadas' no tienen masas diferentes, pero si tienen densidades diferentes. Mire la tabla aquí mostrada para ver ejemplos de las densidades de substancias comunes.
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4. PROCEDIMIENTO: 1. Determinación de la masa del cuerpo. Con el objeto “Q” suspendido del brazo mayor de la balanza, equilibrar a esta mediante el contrapeso “C”. Luego retirar el objeto pero sin tocar el contrapeso y restablecer el equilibrio de la balanza mediante la colocación adecuada de los jinetillos y tomar nota de la posición de los jinetillos.
2. Determinación del empuje Equilibrar la balanza con el peso “Q” utilizando solamente el contrapeso “C”. Colocar bajo “Q” un recipiente con agua para sumergirlo totalmente y mediante los jinetillos restablecer el equilibrio. Tomar nota de las nuevas posiciones de los jinetillos.
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5. Cálculos y resultados 1. Determinación de las masas Tabla de datos: materiales L1x(2cm) L2x(2cm) L3x(2cm)
L4x(2cm)
L5x(2cm)
Plomo tecnopor
4
7
--------------
---------------
6
5
2
--------------
---------------
---------------
jinetillos
1
2
3
4
5
Masa (gr)
1,0
9,8
10,0
10,2
20,0
Para el Plomo:
mPb .g.(10L) = m j1 .g.(4L) + m j2.g.(7L) + m j5.g.(6L) mPb experimental= 19,26 g
mPb teorico = 19,5 g
= 1,23 % Para el tecnopor:
mtecnopor .g.(10L) = m j1 .g.(5L) + m j2 .g.(2L)
mtecnopor experimental = 2,46 mtecnopor
teorico
g
= 2,4
= 2.5 % LABORATORIO DE FÍSICA II DENSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL
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2. Determinación de los volúmenes y de las densidades Tabla de datos materiales L1x(2cm) L2x(2cm) Plomo
8
Tecnopor + plomo
8
L3x(2cm) L4x(2cm)
L5x(2cm)
4
1
--------------
6
---------------
2
4
6
mPb experimental = 19,26 g Para el plomo:
() () () () ( )()() () ( )
=12,50 10,23 % Para el tecnopor:
() () () () () ()
(( ))() () () () () ( )
=
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Tensión superficial 1. Objetivo Determinar el coeficiente de tensión superficial de un líquido.
2. Equipo
Una balanza de tipo Mohr westphal. Un recipiente con agua, y un poco de detergente Un recipiente vacio Un pipeta Un vasito de plástico Un anillo Un dispositivo formado por dos tubitos con hilo y un soporte Una regla milimetrada
3. Fundamento teórico Se llama tensión superficial a la fuerza que actúa por unidad de longitud de una película elástica que se extiende (como la que forma una burbuja de jabón, una gota de agua o un globo hinchado). Alternativamente, la tensión superficial, se puede definir como la proporción de aumento de la energía superficial con el área y, en este caso, se medirá en unidades de energía/superficie (J/m2 = N/m). Se suele representar con la letra γ (gamma). Termodinámicamente la tensión superficial es un “fenómeno de superficie” y se relaciona con la tendencia de un líquido a disminuir dicha superficie hasta que su energía de superficie potencial es mínima (condición necesaria para que el equilibrio sea estable). Como la esfera presenta un área mínima para un volumen dado, por la acción de la tensión superficial, la tendencia de una porción de un líquido lleva a formar una esfera (por ejemplo, gotas de agua) o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando está en contacto un líquido con un recipiente. La tensión superficial es responsable de fenómenos como la resistencia que presenta un líquido a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.
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4. Métodos Primer método Un anillo con su plano en posición horizontal se sumerge en un líquido. Al pretender extraer el anillo del líquido se nota que es necesario ejercer una fuerza superior al peso del anillo. Esto se debe a que en el instante de la separación se forma una película superficial en el interior y otra en el exterior del anillo. El valor de esta fuerza adicional dividida entre el doble de la longitud del anillo viene a ser el coeficiente de tensión superficial del líquido.
Segundo método En este método se utiliza un sistema formado por dos tubitos de vidrio atravesados por un hilo muy delgado y liviano; además uno de los tubos tiene atravesado un alambre que posteriormente servirá para suspender el sistema. Se sumerge este dispositivo en una solución de agua y detergente y luego al retirarlo se observa una película que se contrae debido a la tensión superficial.
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5. Cálculos y resultados Determinación del coeficiente de tensión superficial del agua Datos: D= 5,1 cm d= 4,9 cm g= 9,81 m/s2 maro= 2 gr
maro.g.(10L)+ F γ.(10L)=
() ()
F γ=0.024 N Donde:
( ) Considerando cosѲ=1 y reemplazando datos:
() ( ) γ
= 4,94 % a. Demuestre la formula dada.
γ = LABORATORIO DE FÍSICA II DENSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL Luego de retirar el dispositivo de la solución de agua y detergente se observa una película que se contrae debido a la tensión superficial. En el tubo inferior, al mantenerlo en forma horizontal se observa que la tensión ayuda a soportar el peso del tubo inferior y además y además obliga a los hilos a formar una curva, esta se considera como un arco de circunferencia si se desprecia el peso del hilo.
Tubo inferior: F: fuerza debido a la tensión superficial
F= γL F = 2γ(2a) En equilibrio se cumple.
∑ = P-2γ(2a) – 2T senα = 0 P = 4γa + 2Tsenα…………..(1 )
a
α
R
b
También en el eje x tenemos.
∑ = 0 4γh – 2Tcosα = 0 4γh = 2Tcosα…………..(2) De (1) y (2 ) v se tiene
( ) LABORATORIO DE FÍSICA II DENSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL
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De la figura de se obtiene las relaciones correspondientes
h.tanα =
( )
Finalmente reemplazando
) (
b. Sumerja el sistema formado por los tubitos de vidrio y el hilo en una solución jabonosa, luego suspéndalo en su soporte a fin de medir las magnitudes necesarias para poder calcular el coeficiente de tensión superficial mediante la fórmula anterior.
6. Conclusiones
La fuerza del agua, con la cual se forma una capa en ella, se llama Tensión Superficial. Debido a la tensión superficial ciertos insectos pueden andar por el agua, debiendo ser su peso menor al de ruptura de la capa. Cada líquido tiene diferente tensión superficial debido a las fuerzas intermoleculares que existen en la interface de cada líquido. Al agregar detergente (sustancia tenso activo), el agua cambia su tensión superficial La superficie de un líquido actúa como una membrana tensa por la acción de la tensión superficial. Esta fuerza es bastante débil y se rompe con facilidad.
7. Recomendaciones:
Graduar correctamente la balanza de tipo Mohr Westphal para que los resultados nos deán un error mínimo. Para que las muestras (objetos) se sumerjan completamente, llenar casi en su totalidad de agua el recipiente.
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8. Bibliografía http://es.wikipedia.org/wiki/Tension_superficial http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.
Serway – Física para las ciencias y la ingeniería Timoreva MIR. Curso física general. Tomo I Sears Zemansky- Física Universitaria
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