Escuela Superior Politécnica del Litoral Departamento Departamento de Ciencias Químicas y Ambientales Laboratorio de Físico-Química Informe de la práctica # 1 Integrantes: Gianella Bonifas Ricardo Espinoza Tania Alcivar José Fuentes
Tema: Variación de la densidad de un líquido en función de la temperatura. Introducción y Marco Teórico Los fluidos son aquellas sustancias incapaces de tolerar una distorsión permanente, al intentar cambiar la forma de una masa de fluido dentro del mismo se produce algo conocido como deslizamiento de capas dando así paso a un nuevo aspecto. Al momento en el cual se produce este cambio de apariencia, se producen esfuerzos cortantes, y la magnitud de los mismos depende de la viscosidad y de la velocidad de deslizamiento, al momento de que el líquido alcance una estructura lineal todo tipo de esfuerzo desaparece llegando así al equilibrio. [1]
La densidad es una propiedad intensiva de la materia, es decir que su valor no se altera sin importar el tamaño del objeto o la cantidad de sustancia que se posea; se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que el mismo es capaz de ocupar. [2]
A cierta temperatura y presión, un fluido posee una densidad, aunque la misma dependa de los dos parámetros anteriormente mencionados cabe recalcar que la variación de la misma puede ser grande o muy pequeña, si esta varia poco debido a cambios moderados el fluido se conoce como
fluido incompresible y su contraparte al variar en gran tamaño con respecto a las variables se lo conoce como fluido compresible. [1]
Objetivos a) General Determinar la variación de las densidades de líquidos a diferentes temperaturas.
b) -
Específicos Hablar acerca de los fluidos y las características que presenta. Definir lo que es la densidad y sus propiedades. Calcular el porcentaje de error de la densidad del agua y de la muestra a analizar.
Equipos, Materiales y Reactivos a) b) c) -
Equipos Plancha de calentamiento Balanza analítica Materiales Termómetro Picnómetro Pipetas de 5/10 ml Papel tissue Cristalizador Reactivos Muestra problema (Salmuera) Agua destilada Agua de grifo
Procedimiento 1) 2) 3) 4)
Se limpia y se seca el picnómetro en su totalidad. Pesamos el picnómetro con la balanza analítica. Llenar completamente el picnómetro con agua destilada. Se coloca el picnómetro con su contenido sobre una plancha de calentamiento y realizar un sistema de baño a 30°C. Sumergir el picnómetro hasta el cuello. 5) Esperamos un promedio de 10 minutos hasta que haya un equilibrio térmico. 6) Se retira el picnómetro del baño.
7) Secamos el picnómetro con papel tissue. 8) Pesar el picnómetro con su contenido. 9) Se repite el procedimiento pero ahora aumentamos la temperatura a 40°C y a 50°C. 10) Ahora cambiamos de muestra del picnómetro y se hace lo mismo con las tres temperaturas dadas.
Resultados Tabla #1: Datos iniciales
Temperatura [°C]
H 2O: Peso del agua + picnómetro [g] 51,5885 51,4873 51,3796
30 40 50
Muestra problema: Sustancia + picnómetro [g] 51,0343 51,1668 51,8720
Tabla#2: Datos generales/Finales de las densidades de los líquidos [g/ml]
Temperatura [°C] 30 40 50
Agua 1.018320 1.014272 1.009964
Salmuera 2% 1.09146 1.0169 1.02966
Análisis de resultados a. Cálculos H2O ρ(30°C)=(51,5885−26,1305)/25=1,01832g/ml
ρ(40°C)=(51,4873−26,1305)/25=1,01427g/ml ρ(50°C)=(51,3796−26,1305)/25=1,0099g/ml
Salmuera
ρ(30°C)=(51,0343−23,7477)/25=1,09146g/ml ρ(40°C)=(51,1668−25,7443)/25=1,0169g/ml
A
A
1.0064 1.000652 0.9960
1.07418 1.06713 1.06058
ρ(50°C)=(51,8720−26,1305)/25=1,0296g/ml
b. Gráficos
Ilustración 1 Variación de la densidad vs. Temperatura
Ilustración 2 Densidad del agua a diferentes temperaturas.
Porcentaje de error H2O %Error(30℃)=(teo−exp)/teo=[(0,99571−1,01832)/0,99571]*100=2,27%
%Error(40℃)=(teo−exp)/teo =[(0,99225−1,01427)/0,99225]*100=2.21%
%Error(50℃)=(teo−exp)/teo =[(0,98802−1,0099)/0,98802]*100=2,21%
Las densidades disminuyen conforme aumenta la temperatura, así, pudimos constatar que la densidad del agua fue mayor a una temperatura de 30°C, esto se debe a la dilatación o aumento de volumen de los cuerpos, fenómeno que experimentan las sustancias al ser calentadas. En el grafico es posible apreciar como varía de forma decreciente la densidad conforme a la temperatura, sobre todo se logra divisar el cumplimiento de la regla para los tres grupos, dado que las gráficas son paralelas y en forma decreciente.
El porcentaje de error obtenido es considerablemente bajo, lo que indica una correcta realización de la práctica.
Conclusiones y recomendaciones Se pudo determinar que la densidad del agua fue disminuyendo a medida que se la calentaba. Esto se debió a que el volumen de agua fue aumentando por lo que el agua rebasaba el picnómetro y así se perdía la masa. Por esta razón en la práctica a mayor temperatura se obtuvo un menor peso. En el caso de la salmuera debió suceder algo similar, sin embargo debido a errores al momento de obtener los datos se obtuvo que la sustancia era más densa a los 40 que a los 50 grados Celsius. Para poder evitar que se obtengan datos erróneos se debe verificar que la sustancia está a la temperatura indicada ya que al utilizar la plancha de calentamiento muchas veces la temperatura del agua se excedía del valor dado. Además al momento de pesar se debe anotar el primer valor que nos de la balanza ya que esta no se estabilizará.
Bibliografía [1] Julian C. Smith “Operaciones básicas de la ingeniería química Volumen 1”, (2003), pág, 31. [2] Paul Allen Tipper, Gene Mosca “Física para la ciencia y la tecnología, Volumen 1 ” (2006) pág 366.
Preguntas adicionales ¿Qué es el coeficiente de dilatación? ¿Es variable? ¿Para qué casos? Se refiere a la medida de la relación de la longitud o de volumen en la cual un cuerpo sólido o un fluido es sometido dentro de un recipiente a cambios de temperatura, provocando una dilatación térmica. Se dice que no varía debido a que el coeficiente de dilatación térmica es una constante (es decir que no varía con la temperatura), pero no es del todo cierto. Estas variaciones van a depender de la composición del material a analizar. Puesto que para los sólidos tenemos el coeficiente de dilatación lineal, p ara una dimensión lineal cualquiera. Por el otro lado tenemos a los gases y líquidos, los cuales van a tener un coeficiente de dilatación volumétrico.
¿Cuál es el comportamiento de la densidad de ambas sustancias analizadas en el laboratorio, en el rango de 0-100°C? La densidad de ambas sustancias disminuye conforme aumenta la temperatura
¿Qué condiciones deben cumplirse para determinar el coeficiente de compresibilidad? Se debe considerar que el gas debe ser ideal, a una misma temperatura y presión.
¿Por qué se considera al agua como "incompresible"? Debido a que sus átomos se encuentran lo más cercano posible y no se pueden comprimir más de lo que ya están. No existe espacio entre moléculas.
