Universidad Veracruzana

Facultad de Ciencias Químicas

Ingeniería en Biotecnología

IB-101

Laboratorio de Física

Profesor: Ing. Ángela Culebro Tadeo

Experimento: Densidad

Equipo 2

Integrantes:

Cortés Morales Adriana de Jesús

González Luna Octavio

Sagundo Olán Kathia Araceli

Coatzacoalcos, Veracruz

05 de noviembre de 2015Calificación Observaciones

Densidad

Objetivos

Determinar la densidad de varias sustancias para comprobar que la relación de masa y volumen es un valor constante específico.

Fundamentos

La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen:

Densidad = Masa/Volumen             d = m/V

La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es decir son comunes a todos los cuerpos materiales y además dependen de la cantidad o extensión del cuerpo. En cambio, la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite identificar distintas sustancias. Por ejemplo, muestras de cobre de diferentes pesos 1,00 g, 10,5 g, 264 g…, todas tienen la misma densidad, 8,96 g/cm3. La densidad se puede calcular de forma directa midiendo, independientemente, la masa y el volumen de una muestra.

Toda la materia posee masa y volumen, sin embargo la masa de sustancias

diferentes ocupan distintos volúmenes.

Por ejemplo: notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras.

La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe

el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado

nos parecerá.

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen

que ocupa. Así, como en el Sistema Internacional, la masa se mide en kilogramos

(kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por

metro cúbico (kg/m3).

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo

que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para

evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico

(gr/cm3).

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia

flotará sobre otra si su densidad es menor.

Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

La densidad del agua es 1 gr/cm3, esto quiere decir que 1 litro de agua equivale igualmente a un 1 kilogramo de agua.

Materiales y reactivos

3 cuerpos sólidos irregulares Balanza granataria Probeta de 50 mL Vaso de pp de 100 mL Vaso de pp de 400 mL Pipeta graduada de 10 mL 10 mL de agua destilada 10 mL de alcohol 10 mL de aceite Agua de la llave

Procedimiento

1. Se determina la densidad de los cuerpos sólidos irregulares que se tenga; para ello se mide su masa con la balanza granataria y se determina su volumen utilizando una probeta graduada de 50 mL llena de agua hasta cerca del borde, que se coloca en el interior de un vaso de pp de 400 mL. Ya en el interior del vaso, se llena hasta el borde con agua, cuidadosamente y gota a gota utilizando una pipeta graduada de 10 mL, procurando que no caiga nada de agua al vaso. Una vez llena, se le introduce el objeto al que se quiere determinar el volumen del objeto introducido a la probeta. Se retira la probeta procurando que escurran todas las gotas de agua en el interior del vaso de pp. Se mide el volumen con la cual están elaborados los cuerpos irregulares y la densidad obtenida.

2. Se determina la densidad del agua, para lograrlo, se mide con la balanza granataria la masa de la probeta de 50 mL, que utilizará en su experimento, se anota el valor obtenido; se agregan 10 mL de agua y se vuelve a medir la masa de la probeta con el agua; al restarle a este valor, la masa de la probeta vacía se encontrará la masa de los 10 mL de agua, se anota en la tabla el valor de la densidad del agua correspondiente.

3. Se determina la densidad del alcohol siguiendo los pasos del punto 2, se anote el valor en la tabla de datos.

4. Se determina la densidad del aceite repitiendo el paso 2, se anota su valor en la tabla.

Cuestionario

1. ¿Cuáles son las unidades de la densidad?

La densidad se representa con la letra griega (rho); su unidad en el SI es el kg/m3. Como esta unidad es poco práctica, se utiliza el g/cm3 para los sólidos y el g/ml para los gases y líquidos.

La densidad permite identificar sustancias; por ejemplo, si se desea saber si un metal es platino o plata, basta obtener experimentalmente la densidad.

Las unidades de medida más usadas son:

En el Sistema Internacional de Unidades (SI):

kilogramo por metro cúbico (kg/m³). gramo por centímetro cúbico (g/cm³). kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. La densidad del

agua es aproximadamente 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL). gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³). Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) o gramo

por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:

En el Sistema anglosajón de unidades:

onza por pulgada cúbica (oz/in³) libra por pulgada cúbica (lb/in³) libra por pie cúbico (lb/ft³) libra por yarda cúbica (lb/yd³) libra por galón (lb/gal) libra por bushel americano (lb/bu) slug por pie cúbico

2. ¿Cuál es la diferencia entre densidad y gravedad especifica?

DENSIDAD

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

Densidad de un cuerpo = masa del cuerpo

Volumen que ocupa

La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es decir son comunes a todos los cuerpos materiales y además dependen de la cantidad o extensión del cuerpo. En cambio la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite identificar distintas sustancias. Por ejemplo, muestras de cobre de diferentes pesos 1,00 g, 10,5 g, 264 g,.. Todas tienen la misma densidad, 8,96 g/cm3.La densidad se puede calcular de forma directa midiendo, independientemente, la masa y el volumen de una muestra.

GRAVEDAD ESPECÍFICA:

La densidad relativa o gravedad especifica está definida como el cociente entre la densidad que primordialmente es de una sustancia y la de otra sustancia tomada como referencia, resultando

Donde:

es la densidad relativa

es la densidad absoluta

es la densidad de referencia.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m3

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.

También se puede calcular o medir la densidad relativa como el cociente entre los pesos o masas de idénticos volúmenes de la sustancia problema y de la sustancia de referencia:

3. Investigar otro método para determinar la densidad.

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa.

El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido. El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos,

líquidos y gases (picnómetro de gas). La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos. La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la

medida precisa de la densidad de líquidos.

Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuya frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido.

Observaciones

En primer lugar al iniciar nuestra practica y procedemos a pesar los objetos en la balanza analítica podemos observar que cada uno de los objetos tienen masas distintas.

Con todo nuestro material colocado correctamente, y el agua depositada en la probeta, iniciaremos con la medición de la densidad.

Nuestra probeta está llena de agua hasta el borde y al agregarle el primer objeto podemos observar como el agua que está depositada dentro de la probeta se desborda, dejando caer varias mililitros de agua.

También podemos observar que cuando el objeto está dentro de la probeta se produce una mayor tensión superficial sobre el agua.

De la misma forma volvemos a llenar nuestra probeta con agua y agregamos otro objeto con una masa distinta. Por lo que de la misma forma el agua de la probeta se desborda dándonos a conocer la densidad.

Siguiendo con la práctica, se pesó la probeta vacía en la balanza, de igual manera se pesó la probeta ahora con 10 mL. de alcohol, posteriormente con 10 mL. de aceite y por ultimo con 10 mL. de Agua aquí lo que podemos observar es que a pesar de tener el mismo volumen de distintas sustancias, cada una de ella tiene una masa distinta pues al compararlas, cada una nos dio un peso distinto.

Resultados

Sustancia Masa (g)

Volumen (mL)

Densidad= masa/volumen (g/mL)

Broca 17.2 1.6 10.75Piedra 8.3 2.9 2.86

Desodorante de baño

5.9 4 1.47

Agua 9.2 10 0.92Alcohol 8 10 0.80Aceite 8.5 10 0.85

Conclusiones

Al momento de concluir la práctica de laboratorio, se esclareció el término densidad; por lo que podemos conceptualizar dicho término como el vínculo que existe entre la masa de un cuerpo y su volumen; puesto que fue necesario establecer relaciones entre la masa de los objetos, de alcohol, agua y el aceite con sus respectivos volúmenes, para así poder determinar la densidad de cada uno de éstos.

En el experimento descrito con anterioridad, se demostró cómo funciona la densidad en distintas muestras de sustancias y objetos; ya que aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes, ocupan distintos volúmenes.

Para conocer la densidad de una sustancia se pueden poner en práctica distintos métodos, unos más laboriosos que otros; sin embargo la determinación de la densidad de un material entra en uno de los factores que ayudan a la identificación de una sustancia.

Posterior a la ejecución de la práctica y al tener resultados de las densidades de los objetos y sustancias que utilizamos, concluimos que el material más denso fue el de la broca, con un valor de 10.75 gr/mL, y la sustancia con una menor densidad fue el alcohol (0.8 gr/mL).

Cuando finalmente terminamos el análisis de resultados comprobamos como una actividad extra, con las sustancias líquidas contenidas en un mismo recipiente, que la más densa se situó al fondo, y la que tenía un valor menor de densidad quedaba sobre éste.

Como conclusión dedujimos que la densidad nos ayuda a reconocer las diferentes sustancias contenidas en una muestra; por lo que la práctica nos ayudó a familiarizarnos con otra técnica que nos será de gran ayuda en situaciones futuras en donde tengamos que analizar algún determinado tipo de materia.

Bibliografía

S/A, Densidad, recuperado en: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/densidad.htm, el 08 de noviembre de 2015.

S/A, ¿Qué es la densidad?, recuperado en: https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/las-propiedades-de-la-materia/densidad.html, el 08 de noviembre de 2015.