DENSIDAD DE LIQUIDOS

I. INTRODUCCIONEl presente informe de física II se basa esta vez en líquidos no miscibles

ahora la pregunta que sugieren los estudiantes que significa no miscible,

bueno miscible significa que no puede mezclarse entendido esto si dos

líquidos o cuerpos no pueden mezclarse es porque aquí entra a tallar otro

termino de suma importancia que es la densidad.

Ahora que es densidad, se entiende por densidad a la relación que existe

entre la masa y el volumen de un cuerpo. Se dice que dos líquidos son no

miscibles cuando tienen diferentes densidades y esto es lógico para explicar

esto tomaremos como ejemplo el agua con el aceite.

Supongamos que tenemos un recipiente lleno de agua y a este le agregamos

un poco de aceite veremos la separación de estos líquidos .visaremos que el

aceite en la superficie esto ocurre porque el aceite es menos denso que el

agua es decir la densidad del aceite vale 0.92 kg/m3 y la del agua 1 kg/m3

concluimos que el cuerpo de mayor densidad siempre va al fondo.

En el presente trabajo se dispuso de una serie de materiales para su pronta

ejecución y demostrar que la teoría de líquidos no miscibles es verdadera

empleamos primero unos tubos en forma de u sobre el cual vaciaríamos los

líquidos y el soporte universal luego de a ver echo los cálculos respectivos

tomamos nota en la tabla según los requisitos establecidos por el docente.

A continuación se expondrá los procedimientos necesarios para poder cumplir

con los requisitos que demanda el presente informe

II. OBJETIVOS- Determinar la densidad de algunos líquidos

- Discutir, a partir de los resultados experimentales

- Identificar el principio básico que sustenta el instrumento y el método.

- Identificar las variables que afectan las mediciones a realizar, para

determinar la densidad.

III. PALABRAS CLAVES Densidad:  es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en

un determinado volumen de una sustancia

Fluido: un tipo de medio continúo formado por alguna sustancia entre

cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad

definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que

aparezcan en su seno fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la

forma "original"

IV. MARCO TEORICODENSIDAD

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la

misma masa de sustancias diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así

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:

d = m/v

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

ocupa. Así, como en el S.I. 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). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es

demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa

un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m³, la densidad será de: 1000 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./c.c.).

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas

y fáciles de usar.

Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.

Sustanci

a

Densidad

en kg/m³Densidad en g/c.c.

Agua

Aceite

Gasolina

Plomo

Acero

Mercurio

Madera

Aire

Butano

Dióxido de carbono

1000

920

680

11300

7800

13600

900

1,3

2,6

1,8

1

0,92

0,68

11,3

7,8

13,6

0,9

0,0013

0,026

0,018

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: la densidad es una

característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos

homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la

temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas

magnitudes.

Cálculo de la densidad en los sólidos:

Para hallar la densidad, utilizaremos la relación:

d = Masa / Volumen

Lo primero que haremos será, determinar la masa del sólido en la balanza.

Para hallar el volumen:

Cuerpos regulares: Aplicaremos la fórmuLa que nos permite su cálculo. Si es

necesario conocer alguna de sus dimensiones las mediremos con el calibre, la

regla o el instrumento de medida adecuado.

Cuerpos irregulares: En un recipiente graduado echaremos agua y anotaremos

su nivel. Luego, sumergiremos totalmente el objeto y volveremos a anotar el

nuevo nivel, la diferencia de niveles será el volumen del sólido.

Definición de densidad absoluta:

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la

masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el

kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La

densidad es una magnitud intensiva

Definición de gravedad específica:

Relación entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrón,

generalmente para sólidos y líquidos se emplea el agua destilada y para gases,

el aire o el hidrógeno. También llamada peso específico.

La gravedad específica es una medida relativa de la densidad de un elemento y

dependerá de la concentración de masa por unidad de volumen de cada elemento.

Dicha concentración de masa estará afectada por la estructura tridimensional

molecular y número másico de los átomos.

Medición de densidad

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención

indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y

posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con

una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del

objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un

líquido, entre otros métodos.

Entre los instrumentos más comunes para la medida de densidades tenemos:

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

Variables que influyen en la densidad

Son el peso del objeto y el volumen que ocupa en el espacio, también llega a influir la

presión ambiental y la temperatura, debido a que estos dos últimos pueden llegar a

variar el volumen del objeto. Es muy fácil alterar la densidad de un gas, o incluso de

un líquido, simplemente aumentando la presión (reduciendo el volumen) a la que

estén sometidos, pero es complicado cambiar la densidad de un sólido.

Picnómetro

Es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un

finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión.

Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de

densidad conocida como el agua o el mercurio.

Alcoholímetros

El alcoholímetro es un tipo especial de instrumento usado para determinar el nivel de

alcohol presente en un líquido o gas. Puede por tanto ser usado para medir el

porcentaje de alcohol en una bebida alcohólica o para determinar la presencia de

alcohol en la sangre o en un gas.

Ecuaciones a utilizar

PESO ESPECÍFICO

El peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia.

Utilizando la letra griega (gamma) para denotar el peso específico,

En donde V es el volumen de una sustancia que tiene el peso W. Las unidades del

peso específico, son los Newton por metro cúbico (N/m3) en el SI y libras por pie

cúbico (lb/pie3) en el Sistema Británico de Unidades.

GRAVEDAD ESPECÍFICA

La gravedad especifica es el cociente de la densidad de una sustancia entre la

densidad del agua a 4 °C, o, es el cociente del peso específico de una sustancia

entre el peso específico del agua a 4 °C.

Estas definiciones de la gravedad específica se pueden expresar de

manera matemática como:

En donde el subíndice s se refiere a la sustancia cuya gravedad especifica se está

determinando y el subíndice w se refiere al agua.

La definición matemática de gravedad específica se puede escribir como:

Esta definición es válida, independientemente de la temperatura a la que se

determina la gravedad específica.

Sin embargo, las propiedades de los fluidos varían con la temperatura. En general

cuando la densidad disminuye, aumenta la temperatura.

RELACION ENTRE DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO

Se encuentra muy a menudo que el peso específico de una sustancia cuando se

conoce su densidad y viceversa. La conversión de uno a otra se puede efectuar

mediante la siguiente ecuación

En la que g es la aceleración debida a la gravedad. La definición de peso específico

es:

Al multiplicar por g tanto el numerador como el denominador de esta ecuación

obtenemos:

Pero m = w / g por consiguiente tenemos:

Puesto que p = m / v, obtenemos:

V. MATERIALES

VI.

PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO 1

Colocar y sujetar la manguera en el

manómetro.

PROCEDIMIENTO 2

Echar una cierta cantidad de agua.

Verter 3 ml de aceite y tomar medidas

Repetir con 5 ml de aceite más.

Colocar y sujetar la manguera en el

manómetro.

VII. RESULTADOS

USANDO LA FORMULA

ρA=( hBhA

) ρB

Donde : pA = Densidad del líquido de la izquierda

Echar una cierta cantidad de agua.

Verter 3 ml de petróleo y tomar medidas

Repetir con 5 ml de petróleo más.

pB = Densidad del líquido de la derecha

Tabla Nº 01: Agua vs. Aceite

EXPERIMENT

O

hA(cm) hB(cm) pA

(kg/m3)

1 11 cm 10 cm 909.09

2 19.2 cm 17.5 cm 911.46

Tabla Nº 02: Agua vs. Petróleo

EXPERIMENTO

hA (cm) hB (cm) pA(kg/m3)

1 9.5 cm 8 cm 842.105

2 18.5 cm 15.8 cm 854.054

VIII. DISCUSIONES

1. Al realizar la experiencia en el laboratorio se pudo comprobar

que la densidad de los líquidos es una característica propia de

ellos y están dadas en base a una densidad relativa (agua).

Además encontramos que la presión y temperatura no la

afectan y que cuanto más pesado sean las sustancias se

ubicará en el fondo del recipiente, de lo cual podemos deducir

que el volumen es inversamente proporcional a la densidad.

2. Si se hubiera vertido el líquido no miscible antes que el agua,

hubiera ocurrido lo mismo, puesto que los líquidos adquieren

alturas distintas tales que la presión en ambos puntos de

cualquier isóbara se la misma.

3. Vemos que el valor de las densidades varia ligeramente en

ambos casos esto es debido a muchos factores uno de ellos la

presión, ya que cuando un fluido está contenido en un

recipiente, ejerce una fuerza sobre sus paredes. Si el fluido

está en equilibrio las fuerzas sobre las paredes son

perpendiculares a cada porción de superficie del recipiente, ya

que de no serlo existirían componentes paralelas que

provocarían el desplazamiento de la masa de fluido en contra

de la hipótesis de equilibrio. La orientación de la superficie

determina la dirección de la fuerza de presión, por lo que el

cociente de ambas, que es precisamente la presión, resulta

independiente de la dirección; se trata entonces de una

magnitud escalar.

4. Muchos factores afectan la prueba como la temperatura,

humedad de los instrumentos o el lugar donde se realiza la

prueba por lo tanto los pasos de la operación deben

ser uniforme.

5. El agua y el aceite no se unen porque no son miscibles. Pasa

que el aceite es un compuesto orgánico no polar y el agua si lo

es. Además el aceite es mucho menos denso, por lo tanto

tiende a flotar.

6. La densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o

la temperatura. Cuando aumenta la presión, la densidad de

cualquier material estable también aumenta.

IX. CONCLUSIONES

1. Se concluye que cuando aumenta la presión, la densidad de

cualquier material estable también aumenta.

2. Las densidades de los dos líquidos no miscibles están en

relación inversa a las alturas de sus columnas sobre la

superficie de separación en el tubo en forma de U.

3. Queda demostrado que los líquidos son no miscibles porque

tienen diferentes densidades.

4. El principio de Arquímedes nos dice que si el bloque está en

equilibrio, el peso del bloque debe ser igual al empuje

proporcionado por ambos líquidos. Este empuje se considera

para tomar las diferencias de alturas que surge al agregar

cierta cantidad de líquido.

5. Habitualmente, se desprecia la densidad del aire frente a la

del líquido cuando queremos comprobar el principio de

Arquímedes.

6. La presión en A es debida a la presión atmosférica más la

debida a la

Altura h2 de la columna de fluido cuya densidad queremos

determinar. La presión en B es debida a la presión

atmosférica más la debida a la

Altura h1 de la columna de agua cuya densidad conocemos.

7. Mediante nuestra práctica realizada, la cual nos da a conocer

las densidades de los líquidos analizados está dentro del

rango permitido lo cual ha sido comprobado con la teoría

dada.

8. Concluimos los líquidos no miscibles que el petróleo es

menos denso que el aceite y este es menos denso que el

agua

9. Gracias a la distinta densidad de los líquidos, los productos

extraídos se separan en niveles, quedando en la parte exterior

de la centrifugadora los más pesados como por ejemplo el

agua y, más hacia el centro, menos pesados como el aceite o

el petróleo.

10.Concluyo que el objetivo principal de la práctica era conocer lo

qué es la densidad, obtener las densidades del aceite agua y

petróleo, y los distintos métodos para determinarla.

X. CUESTIONARIO

1) Determinar la ecuación. Utilice la tabla 1

EXPERIMENTO hA(cm) hB(cm) pA (kg/m3)

1 11 cm 10 cm 909.09

2 19.2 cm 17.5 cm 911.46

Gráfica y ecuación

0 1 2907.5

908

908.5

909

909.5

910

910.5

911

911.5

912f(x) = NaN x + NaN

pA (kg/m3)Linear (pA (kg/m3))

2) ¿Explique por qué el método usado para líquidos no miscibles no se aplica

a líquidos miscible? ¿qué método aplicaría para calcular las densidades de

líquidos miscibles?

Los métodos usados son la filtración, evaporación, decantación, sublimación,

destilación y cristalización, en esos métodos hay combinación de líquidos, por

ejemplo El aceite y el agua no son miscibles, por lo que quedan en capas

separadas. Pueden agitarse en una mezcla de gotitas pero pronto se vuelven a

separar si dejan de moverse. En principio, el término se aplica también a otras fases

(los sólidos y los gases), pero el foco principal está en solubilidad de un líquido en

otro. Agua y etanol, por ejemplo, son miscibles puesto que se mezclan en todas las

proporciones.

-Es el picnómetro: es un instrumento de medición cuyo volumen es conocido y

permite conocer la densidad o peso específico de cualquier fluido ya sea líquido o

sólido mediante gravimetría a una determinada temperatura.

-Es el densímetro: es un instrumento de medición que sirve para determinar

la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes

su masa y volumen.

3) ¿La temperatura y presión afecta la densidad de un líquido y de un gas?

Explique

Si la temperatura se mantiene constante por la ley de Boyle se cumple que "el

volumen de una masa dada de gas es inversamente proporcional a la presión

ejercida sobre ella” esto significa que un aumento isotérmico de la presión

disminuirá proporcionalmente el volumen de una cierta cantidad de gas y

viceversa.

Ahora la densidad de cualquier gas es inversamente proporcional al volumen de

esa masa de gas, donde se deduce que la densidad de un gas aumenta; al

aumento isotérmico de la presión. (mayor presión , mayor densidad).

4) ¿Cómo determinaría la densidad de un gas?

Con la siguiente fórmula

Dónde: 

M=Peso Molecular 

ρ=MP/RT 

P=Presión 

T=Temperatura 

R=0.082.atm/mol*Kº 

Unidad de medida de la densidad g/lts

5) Un tubo en U sencillo contiene mercurio. Cuando se hecha 13.6 cm de agua

en la rama derecha, ¿Hasta qué altura sube el mercurio en la rama izquierda,

a partir de su nivel inicial?

Sea el líquido de color turquesa el agua, y el líquido de color verde el mercurio (Hg).

PH

=13.6 gr/cm3

PH2O=1 gr/cm3

h=13.6 cm

P1=P2

PH2O ghH2O= PH ghHg

(1 gr/cm3 )(13.6cm) = ( 13.6 gr/cm3) hHg

1cm=hHg

XI. BIBLIOGRAFIA1) http://www.monografias.com/trabajos91/informe-experimento-densidad/informe-

experimento-densidad.shtml#ixzz341t1DTTY

2) ALONSO MARCELO, FINN EDWARD J., Física Mecánica, Vol. 1, Fondo

Educativo Interamericano S.A., Bogotá D.E. 1979.

3) HALLIDAY DAVID, RESNICK ROBERT, Física Parte I, Cía Editorial Continental

S.A., México D.F. 1989.

4) MCKELVEY JOHN P., GROTCH HOWARD, Física para Ciencias e Ingeniería,

Vol. 1, 1ª. Ed. Editorial Harla S. A., México D.F. 1980.

5) SEARS FRANCIS W., ZEMANSKY MARK W., Física General, Editorial Aguilar,

Madrid España 1971.

6) SOLER P., NEGRO A., Física Práctica Básica, Alhambra 19798.

7) http://www.slideshare.net/sandra_rozoq/propiedades-de-los-fluidosdensidad