Laboratorio de: Aplicaciones de Propiedades de la Materia.
Tema: Conceptos Fundamentales.
Subtema: Densidad, Densidad Relativa.
Profesor: José Mariano Santana Colín
Julio Cesar Torres Cano
Grupo: 8023 Equipo: No 1
Lunes de 14:30 a 16:00
Fecha de realización: 18/09/2016
Fecha de entrega: 19/09/2016
Objetivo. Se comprenderá los conceptos adquiridos de masa, volumen, densidad absoluta y densidad relativa. Se pondrá en práctica la obtención de densidad por medio de los experimentos.
Actividades. 1) Se determinara la densidad de un cubo de metal de forma regular, a partir de la obtención de su volumen, midiendo los lados de su cuerpo geométricamente regular. 2) Se determinar la densidad de un metal, y de un cuerpo geométricamente irregular aplicando el principio de Arquímedes. 3) Se determinar la densidad del agua y la densidad relativa de tres líquidos, con ayuda del Hidrómetro de Boyle. Graficando la altura del agua (ha) contra la altura del líquido (hL) a medir y ajustar la recta obtenida por el Método de Mínimos Cuadrados.
Material y o equipo.
1 Balanza granatoria. 1 Termómetro de mercurio. 1 Flexómetro. 1 Probeta graduada de 500 ml. 1 Hidrómetro de Boyle. 2 Vasos de precipitados de 250 ml. 1 Cubo metálico. 1 Trozo de piedra de tezontle o concreto. 1 Pinzas de sujeción. 1 equipo de bombeo de 1⁄4 de HP.
SUSTANCIAS:
100 ml 100 ml 100 ml 100 ml
de alcohol. de agua. de gasolina. de salmuera.
Desarrollo de la práctica
Actividad 1: Obtención de la densidad de un metal del cubo irregular 1. Se calibró la balanza para que las medidas fueran correctas. 2. El equipo midió la masa del cubo de metal en la balanza, los datos obtenidos fueron anotados en la tabla 1.1A, y 1.1B. 3. El equipo midió uno de los lados del cubo de metal irregular y considerándolo como un cubo perfecto calculamos su volumen y lo anotamos en las tablas 1.1A.
Actividad 2: Obtención de la densidad aplicando el principio de Arquímedes. 1. Se pesó la piedra y del metal con la balanza y se anotaron las lecturas en la tabla 1.2A, y 1.2B. 2. Se llenó el vaso de precipitado de 200ml con 125 ml de agua 3. Se introducir el cubo de metal en el vaso de precipitado de 200 ml para determinar su volumen desplazado. Los valores se anotaron en la tabla 1.2A, y 1.2B. 4. Con cuidado se retiró el cubo de metal con las pinzas de sujeción
Actividad 3: Obtención de la densidad en el hidrómetro de Boyle. 1. Se vertió 150 ml de agua en un vaso de precipitado y se tomó la temperatura del agua, los valores se anotaron en la tabla 1.3A. 2. Con la toma de esta temperatura se determinó la densidad del agua, a partir de los valores de temperatura y densidad del agua de la tabla 1. Los valores se anotaron en la tabla 1.3B. 3. En el Hidrómetro de Boyle o Aparato de Hare se colocan dos vasos de precipitados con un volumen de 150 ml de agua y alcohol respectivamente. 4. Se tomaron cinco lecturas que estén dentro del rango de la jeringa, observando que la altura de los líquidos en los tubos no sobrepase la altura de los mismos. Las medidas fueron colocadas en la tabla 1.4A. 5. Realizado el experimento anterior se realizó el procedimiento del paso anterior con la salmuera. Los datos fueron puestos en la tabla 1.4A.
Tabla de lecturas. Tabla 1.1A. Material Metal
Masa (gr) 242.3
Lado (cm) 3.1
Tabla 1.2A. Material Metal Piedra
Masa (gr) 242.3 34.5
Lado (cm) 3.1 12.5
Tabla 1.3A. Concepto Temperatura de agua Temperatura de ambiente Temperatura de alcohol
Símbolo
Unidad (C°)
Lectura 24°c
(C°)
24°c
(C°)
28°c
Tabla 1.4A. a) Lecturas (cm) Ha(altura de agua) Hl(altura de alcohol)
1
2
3
4
5
8.5 cm
11.5 cm
15.4 cm
18.3 cm
20.8 cm
9 cm
13 cm
17.5 cm
21.2 cm
21.2 cm
b) Lecturas (cm) Ha(altura de agua) Hl(altura de salmuera)
1
2
3
4
5
7.8 cm
12.5 cm
15.8 cm
17.5 cm
20 cm
7.6 cm
11.5 cm
13.2 cm
15.5 cm
17.7 cm
Tablas de resultados. Tabla 1.1B. Materia
Metal
Masa
Volumen
Densidad
= ()(2)()
kg
gr
lb
0.2423
242.3
0.534
m3 2.97
10−
=
cm3
in3
kg/m3
29.79
1.815
8158.24
gr/cm3
lb/in3
8.13
0.294
Tabla 1.2B. Materia
Metal Piedra
Masa
Volumen Desplazado
kg
gr
lb
0.2423
242.3
0.534
0.0345
34.5
0.076
m3
10− 1.2510 − 2.5
Densidad
=
cm3
in3
kg/m3
gr/cm3
lb/in3
25
1.525
9692
9.69
0.3501
12.5
0.7625
2760
2.76
0.0998
Tabla 1.3B. Densidad (kg/m 3)
Sustancia Agua Mercurio
1000 13600
Tabla 1.4B. a) No. De lecturas 1 2 3 4 5 n
Altura del alcohol (hl) (x) 9 cm 13 cm 17.5 cm 21.2 cm 24.3 cm 85
Altura del agua (ha) (y) 8.5 cm 11.5 cm 15.4 cm 18.3 cm 20.8 cm
Altura del salmuera (hl) (x) 7.6 11.5 13.2 15.5 17.7 65.5
Altura del agua (ha) (y) 7.8 12.5 15.8 17.5 20 73.6
∑ =
= 74.5
2
76.5 cm 149.5 cm 269.5 cm 387.96 cm 505.44 cm
81 cm 169 cm 306.25 cm 449.44 cm 590.49 cm
= 1388.9 2 =1596.18
b) No. De lecturas 1 2 3 4 5 n
∑ =
∑ =
∑ =
59.28 143.75 208.56 271.25 354 1036.84
2 57.76 132.25 174.24 240.25 313.29 917.86
∑2 =
Grafica 1.4B. a)
Tabla de hidrometo de Boyle 25
) x ( a u g a e d a r u t l a
20 15 10 5 0 0
5
10
15
20
25
30
altura de alcohol (y)
b)
Tabla 2 de hidrometo de Boyle 25 ) x ( 20 a u g15 a
e d10 a r u t l a
5 0 0
2
4
6
8
10
altura de salmuera (y)
12
14
16
18
20
Cuestionario: 1) Explicar la relación entre el volumen específico y densidad . El volumen específico se define como la relación que existe entre la unidad de volumen entre su masa, siendo el recíproco de la densidad. El peso específico es el peso entre el volumen. Por lo que teniendo en cuenta lo que es el peso: P=mg Tienes que: El peso específico es igual a la densidad por la aceleración de la gravedad Pe=Pg Peso específico. El peso específico es aquel que relaciona el peso de un componente con su volumen: p=w/v Relación entre el peso y el volumen p=mg/v Relación entre la densidad y el peso específico. p= ᵨ/g Relación entre la densidad y el peso específico. p=ᵨg Las unidades en las que se mide el peso específico son de N/M3.
2) Explicar quién es más denso entre la piedra y el metal y ¿por qué? Normalmente, se suele decir que un sistema (sólido, líquido o gaseoso) es más denso que otro cuando se hunde y desciende a su través, y será menos denso cuando flota. Cuando se explica la flotación de un cuerpo en un fluido se suele hacer mencionando el principio de Arquímedes: Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. Es decir, que si meto un objeto en agua, el agua ejerce una fuerza sobre el objeto hacia arriba que tiene el mismo valor que el peso del agua que ha desplazado dicho objeto. En dicho experimento el metal fue más denso ya que subió más el fluido en vertical
3) Con los valores obtenidos de las densidades, busque en tablas de que materiales se trata.
4) Defina los siguientes conceptos: Instrumento. Un instrumento de medición es un aparatoque se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones, y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión.
Medir. Es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Teniendo como punto de referencia dos cosas: un objeto (lo que se quiere medir) y una unidad de medida ya establecida ya sea en Sistema Inglés, Sistema Internacional, o una unidad arbitraria.
Error. El error de medición se define como la diferencia entre el valor medido y el "valor verdadero". Los errores de medición afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan deterministas o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones.
Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.
Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. No tiene unidades.
Error porcentual. Este error es definido para otorgar un mejor significado al error relativo. Por tal motivo es el error relativo expresado en porcentaje.
5) Determinar el porcentaje de error que se tuvo al hacer las mediciones de la densidad, para cada material (Actividad I y actividad II). Tomando como base el valor de los materiales obtenidos de tablas.
6) A través del principio de Arquímedes, explique por qué flotan los barcos. A qué se debe que lleven una línea pintada alrededor. La densidad total del barco compuesto por hierro y aire será varias veces menor que la del barco constituido totalmente por agua. De esta forma los grandes barcos que navegan por el mundo flotan sin ningún problema. Y la línea es e limite donde el agua debe de llegar para que no haya problemas de flotabilidad
7) ¿Por qué cuando un buzo desciende al fondo del mar, al subir tiene que pasar por una cámara de descompresión? Porque la presión a la que el buzo estuvo ejercida era mucho mayor a la de la atm y para que el cuerpo no presente daños se lleva a la cámara de descompresión
8) ¿Varía la presión atmosférica con el clima? Explique La presión Atmosférica NO modifica el clima, son las condiciones climáticas las que "alteran" la presión atmosférica; las "bajas" o "altas" presiones atmosféricas, tiene que ver con el "peso" del aire por efectos del calentamiento o enfriamiento del mismo; una "baja presión" indica que el aire se "calentó" y se volvió menos denso (pesa menos) y una "alta presión" es lo contrario.
10) ¿Qué es la presión Osmótica? La presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable.1La presión osmótica es una de las cuatro propiedades de las soluciones(dependen del número de partículas en disolución, sin importar su naturaleza).
11) ¿Que efecto tiene la presión atmosférica cuando una persona que se ha cortado se desangre? En que la presión aumenta la capacidad de bombeo de la sangre lo que significa que aumenta la velocidad de esta a través de las venas por lo que ocasiona que una persona se desangre más rápido
12) ¿Por qué oscilan las agujas de medición en la práctica realizada? Por la presión que hay en los tubos del experimento
13) ¿Podría un dedo ejercer una presión de 1000 atmosferas? No 14) ¿Con que fuerza entierra su aguijón una avispa? La avispa ataca a su presa clavando en ella su aguijón con una fuerza de tan sólo 10
-14
N.
15) ¿Cuál es la presión sanguínea de un adulto saludable? 119/79 o menos es considerada presión arterial normal 140/90 o más se considera hipertensión arterial Entre 120 y 139 para el número más elevado, o entre 80 y 89 para el número más bajo es pre hipertensión. La pre hipertensión significa que puede desarrollar presión arterial alta, a menos que tome medidas.
16) Investigar el valor de la presión a la cual funciona el condensador de una planta termoeléctrica. La presión a la cual funciona un condensador varía dependiendo el ciclo en el que se encuentre el trabajo, pero el promedio oscila entre los 100 kPa.
17) ¿Cuál es la densidad del aire normal si consideramos la presión atmosférica a nivel del mar y una temperatura ambiente de 24 oC? Bueno la presión atmosférica varía dependiendo de la altura en donde sea medida, a mayor altura menor presión atmosférica, pero a nivel del mar es aproximadamente 100 Kpa (Kilo Pascal) y pues la densidad del aire depende de la temperatura a la que este, pero si lo consideramos a una temperatura ambiente de 25ºC entonces su densidad es aproximada a 1,18 kg/m³
18) ¿Hasta qué altura podrá la presión atmosférica normal sostener una columna vertical de agua? Hasta 10.34m
ℎ = ∗
ℎ = (.2 )(.)
19) Un montañista porta un barómetro que indica 101.3 kPa al pie de la montaña, y el mismo aparato señala 85 kPa en la cima. La densidad promedio del aire es de 1,21 kg/m3 ¿Cuál es la altura de la montaña?
20) ¿Por qué en el mar muerto es imposible que se muera la gente por ahogamiento?
21) ¿Por qué un experto nadador se moriría ahogado en una piscina de alcohol?
Conclusiones. La práctica de laboratorio nos ofreció la oportunidad de hacer experimentos acerca de la densidad muy sencilla y fácil de entender para que nos quedara claro cómo es que funciona esta en nuestro entorno y cómo podemos calcularla si lo necesitamos. Con los experimentos pudimos calcular la densidad por medio de la obtención del volumen uno por el método tradicional de medición de longitud y el otro por medio de cuanto empuja de líquido el material en un recipiente para pasarlo a longitud cubica, y la toma de masa que fue con una balanza granataria. Con el experimento de hidrómetro de boyle calculamos medidas que nos ayudaron a ver la diferencia de las densidades cuando son sometidas a vacío.
