DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE UNA SUSTANCIA DESCONOCIDA. E r i ka Var V ar gas, M i chael A l exander Gómez, Gómez, Sebas Sebastiti án Cal l e Rí os Departamento De Ingeniería Ingeniería Agrícola, Facultad Facultad De Ingeniería, Universidad Universidad Del Valle Septiembre de 2013.
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RESUMEN
2. OBJETI OBJETI VOS
Se utiliza la teoría relativa a la solución de manómetros para determinar el peso específico del Tetracloruro de Carbono (CCl4) considerado la sustancia desconocida, a través de una conocida como lo es el agua (H2O) la cual presenta un peso específico ⁄
2.1 Objetivo gener gener al
Para el conocimiento del peso especifico de un fluido fluido desconocido partimos de la medición en un manómetro en forma de U, el cual nos permite conocer las alturas entre dos fluido.
Calcular experimentalmente el peso específico del Tetracloruro de Carbono comparándolo luego con el valor teórico.
1.
INTRODUCCION
Los fluidos son sustancias liquidas o gaseosas que se deforman al menor esfuerzo cortante que se le aplique, estos poseen propiedades propiedades de gran importancia importancia como como la densidad, densidad, viscosidad, peso específico específico entre otras, otras, las cuales cuales sirven para tomar tomar decisiones decisiones importantes en Ingeniería. El peso especifico de un fluido se define como como la razón existente entre el peso a la unidad de volumen. En la práctica de laboratorio se determino esta propiedad bajo la teoría relativa a la solución de manómetros, basados en la propiedad de la presión de un fluido en reposo, la cual indica que en un plano horizontal en un mismo fluido la presión es constante.
Determinar el peso específico y gravedad específica de una sustancia desconocida mediante un manómetro en U.
2.2 Obj O bjeti eti vos especí específ i cos
Aprender a realizar el cálculo de las presiones en un manómetro de este tipo. 3. PROC PROCEDIM EDIM I ENTOEXPERIM ENTOEXPERIM ENTAL .
Para la determinación del peso específico y gravedad específica de una sustancia desconocida se utilizó un manómetro en “U” ya que estos instrumentos sirven para medir diferencias de presión pequeña y moderada. Se realiza el montaje experimental de la Fig. 2 y se empezó tomando un punto de referencia (NR) en el manómetro el cual debe ser el mismo para todos los ensayos durante la práctica.
El principio de densidad relativa permite calcular el peso específico de una sustancia desconocida partiendo del peso específico de otra ya conocida. Para sustancias líquidas se suele tomar como como sustancia patrón el agua cuya densidad a 4 ºC es igual a 1000 (Kg/m 3). I nstru nstru mento utili zado en el el l abo aboratori ratori o
Fig. 2
Fig. 1MANOMETRO EN “U”.
MONTAJE EXPERIMENTAL DE LA PRÁCTICA.
Como el manómetro diferencial en forma de u ya poseía una cierta cantidad del líquido manométrico, procedimos a realizar la primera lectura lectura de las alturas alturas h1, h2, h3, h3, y h4, de esta esta referencia referencia y
tomando como cero (punto de partida) del metro 14cm, es decir, que a partir de los 14cm medimos las determinadas alturas. Luego adicionamos a una de las ramas del manómetro, a través de un inyector una cierta cantidad del líquido manométrico y registramos nuevamente las alturas h1, h2, h3 y h4 manteniendo siempre la relación entre los niveles del líquido en ambas ramas del manómetro, es decir que siempre mantuvimos el nivel del fluido en la rama izquierda mayor al nivel de la rama derecha.
Tabla III. DATOS OBTENIDOS CORRESPONDIENTES AL NUMERADOR Y DENOMINADOR UTILIZADOS PARA EL DETERMINAR LA DENSIDAD RELATIVA DEL TETRACLORURO DE CARBONO.
N
1,9 3,5
5,5
7,7
9,8
10,2 11 12 13,3
17,1
D
1,1
3,3
4,6
5,9
6,2 6,8 7,2
10,6
2
Utilizando la siguiente expresión podemos calcular el peso específico de la sustancia desconocida (CCl4).
Por último se repitió este procedimiento hasta obtener un total de 10 lecturas (ensayos), con el fin de tener mayor precisión en los resultados, además se medio la temperatura del líquido, la cual registro 20°C.
Donde:
⁄
4. DAT OS, CÁL CUL OS Y RESUL TA DOS Tabla I.
8,2
9.8 ⁄
DATOS EXPERIMENTALES DE LAS DISTANCIAS (CM) DE
LOS CAMBIOS DE ALTURA DEL AGUA COLORADA Y EL TETRACLORURO DE CARBONO RESPECTO AL NR DEL MANOMETRO.
⁄ 9.8 ⁄ Tenemos que el peso específico del tetra cloruro de carbono (CCl4) calculado por el método teórico es:
Lectura (cm) Ensayo h1
h2
h3
h4
1
8,5
5,9
7
7,7
2
9,6
5,4
7,4
8,1
3
11
4,8
8,1
8,8
4
12,5
4,1
8,7
9,4
5
13,9
3,5
9,4
10
6
14,2
3,4
9,6
10,2
7
14,7
3
9,8
10,5
8
15,5
2,8
10
10,7
9
16,4
2,3
10,5
11,3
10
18,8
1,1
11,7
12,3
Tabla II. DATOS CALCULADOS DE LAS DIFERENCIAS ENTRE
LAS ALTURAS TOMADAS EN EL MANOMETRO.
⁄
N vs. D 16
) m c ( r o 11 d a r e m 6 u N 1 1
3
Di ferenci as de L ecturas (cm)
5
7
9
Denominador (cm)
h1-h2
h4-h3
h3-h2
2,6
0,7
1,1
4,2
0,7
2
6,2
0,7
3,3
8,4
0,7
4,6
10,4
0,6
5,9
10,8
0,6
6,2
11,7
0,7
6,8
12,7
0,7
7,2
14,1
0,8
8,2
17,7
0,8
10,6
Fig. 3 N (CM) VS. D (CM) DATOS LINEALIZADOS.
De la fig. 3 se obtiene la siguiente ecuación lineal: N 1,597D 0,268
De esta ecuación tomamos la pendiente (1,597) como el valor experimental de la densidad relativa del CCl4. Haciendo uso de la siguiente ecuación, tenemos que el valor del peso específico del CCl4 es:
CCl 4 H 2O S CCl 4 Entonces:
11
CCl 4 9.8
KN 3
1.597 15,65
m
KN
3
m
El valor de la dispersión de R , hallado mediante el método de mínimos cuadrados obtuvo un valor de 0.999
Las unidades son kilogramo sobre metro al cuadrado por segundo al cuadrado .
5. ANÁL I SI S DE RESUL TAD OS
9. CONCL USI ONES
La pendiente obtenida en la fig.3 (N vs. D) 1.597 indica el valor de la densidad relativa del tetracloruro de carbono calculado por el método experimental.
Los datos con los que se realizo la grafica tuvieron un valor de dispersión del 0.999, lo cual indica que solo estuvieron dispersos en un 0.1% lo que nos da a saber que el porcentaje de dispersión fue bajo.
El valor del peso especifico obtenido experimentalmente ( 15,65
KN m
3
) comparado con el valor real ( 15.680
KN m
3
),
La presión en un fluido en reposo se mantiene constante en todos los puntos de un plano horizontal. La presión en un líquido en reposo aumenta a medida que se realiza un desplazamiento hacia abajo y disminuye a medida que se realiza un desplazamiento hacia arriba. El área de la sección de los tubos del manómetro en forma de U no influyen en la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas una escala graduada para facilitar las medidas.
tiene un porcentaje de error del 0,19 %.
los cambios de alturas entre líquidos para así por medio de cálculos hallar el peso específico y densidad específica relativa de la sustancia desconocida.
6. CAUSAS DE ERROR
Cuando un líquido está contenido en un recipiente cilíndrico, la superficie del mismo no aparece de forma horizontal, debido a la acción de la gravedad y al rozamiento del líquido con las paredes del recipiente, además la sustancia, forma una superficie cóncava, cuya curvatura será tanto más cerrada cuanto menor sea el diámetro del recipiente. A esta curva se le da el nombre de menisco, y su lectura puede ser una gran causa de error en la toma de las mediciones.
Se aprendió a utilizar el manómetro en “U” para medir
REFERENCIAS [1]http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/mano metro/manometro.html [2]http://escuelas.fi.uba.ar/iis/Ecuaciones%20de%20Dimension% 20Web.pdf
7. RECOM ENDACI ONES
Para un óptimo resultado en el peso específico, el número de datos tomados en el laboratorio deben ser altos, para que el margen de error sea menor. Tomar un mismo punto de referencia para las lecturas de los datos. Para la toma de datos y el resultado de estos, trabajar con las mismas unidades, preferiblemente con el sistema internacional.
8. RESPUESTAS A L AS PREGUNT AS
¿Que representa la gravedad especifica de un fluido? Explique. Esta nos representa la densidad de un fluido con respecto a la densidad del agua a temperatura estándar (4 °C) y se calcula mediante la siguiente fórmula:
¿Cuáles son las dimensiones del peso específico? ¿Cuáles son sus unidades en el SI? Las dimensiones de peso específico son fuerza por longitud al cubo.
[3]Streeter. V. L y Wyle, E.B. Mecánica de fluidos, Ed. McGraw-
Hill. [4]Tablas 1, 2 y 3. Determinación del peso especifico de una sustancia desconocida. Guía de laboratorio. Fundamentos de fluidos.
