Densidad de Sólidos PDF

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Determinación de densidad de sólidos mediante diferentes métodos como, geométrico, método de la probeta, método según el principio de Arquimedes...

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UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA QUÍMICA I

Fecha 28/02/2020 Versión:1.0

PRACTICA 1 Página 1 de 4

DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE SÓLIDOS

Nombre Autores

Heidy R. Cuervo D. Miguel A. Paiva M.. Revisión Carlos J Mendoza M

Cargo

Programa

Estudiante Estudiante Profesor

Química. Química. Departamento de ciencias exactas y naturales

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ÍNDICE 1. OBJETIVOS. 2. INTRODUCCIÓN. 3. MATERIALES, METALES Y ALEACIONES. 3.1. MATERIALES. 3.2. METALES. 3.3 SOLUCIONES. 4. PROCEDIMIENTO. 4.1. MÉTODO GEOMÉTRICO. 4.1.1. CILINDRICO. 4.1.2. PARALELELIPEDO. 4.2 MÉTODO DE LA PROBETA. 4.3 MÉTODO SEGÚN EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES. 5. CALCULOS. 6. TABLAS DE RESULTADOS. 7. ANALISIS DE DATOS. 8. CUESTIONARIO. 9. CONCLUSIONES. 10. BIBLIOGRAFIA.

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1. OBJETIVOS: ● Determinar la densidad de sólidos desconocidos empleando diferentes métodos. ● Conocer la utilidad de la densidad como criterio de identidad y pureza. ● Identificar el concepto de densidad ● Identificar que método de análisis es el más exacto. 2. INTRODUCCIÓN. La densidad entre otras propiedades físicas de la materia es una magnitud escalar que considera la masa de un elemento en el volumen ocupado en el espacio, se puede determinar por diferentes métodos, en este caso, calculamos la densidad por medio del método volumétrico usando una probeta, según el principio de Arquímedes, geométrico para determinar cuál de estos es el más exacto. 3. MATERIALES, METALES Y ALEACIONES. 3.1.

MATERIALES.    

3.2.

METALES Y ALEACIONES.    

3.3.

Probeta de vidrio de 100 ml. Balanza digital. Vernier. Hilo.

Cobre Aluminio. Hierro. Zinc.

SOLUCIONES. 

Agua.

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4. PROCEDIMIENTO. 4.1.

Método geométrico:

4.1.1. Cilíndrico: Se pesaron los elementos metálicos en la balanza digital Se tomo el vernier y se midió el radio y la altura Se registraron los datos 4.1.2. Paralelepípedo: Se pesaron los elementos metálicos en la balanza digital Se tomo el vernier y se midió la altura, el lado y el ancho. Se registraron los datos 4.2.

Método de la probeta: Se pesaron los elementos metálicos en la balanza digital Se tomó la probeta y se le agregaron 80 ml de agua Se introdujeron los elementos metálicos a analizar uno por uno Se verifico el volumen desplazado Se registraron los datos

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4.3.

Método de Arquímedes. Se tomó un Baker y se adicionaron aproximadamente 150 ml de agua Se pesó en la balanza digital Se adiciona el objeto metálico sujetado con un hilo a un anillo metálico y a su vez, a un soporte universal. Se pesó teniendo en cuenta que el elemento no tocara ninguna de las paredes ni el fondo del Baker. Se registraron los datos

5. CÁLCULOS 5.1. Método geométrico: 5.1.1. Cilíndrico:

Dónde:

𝑤 𝑤 𝜌 = ( ) ∴ 𝑣𝑐 = 𝜋𝑟 2 ℎ ∴ 𝜌 = ( 2 ) 𝜋𝑟 ℎ 𝑣𝑐

𝜌 = Densidad del elemento. 𝑣𝑐 = Volumen de cada cilindro. r = Radio del cilindro. ℎ =Altura. w =Peso del elemento. 5.1.2. Paralelepípedo: 𝑤 𝑤 𝜌 = ( ) ∴ 𝑣𝑝 = 𝑙. ℎ. 𝑎 ∴ 𝜌 = ( ) 𝑣𝑝 𝑙. ℎ. 𝑎.

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Dónde: 𝜌 = Densidad del elemento. 𝑣𝑝 = Volumen de cada paralelepípedo. a = Ancho. ℎ =Alto. w =Peso del elemento. 5.2.

Método de la probeta. 𝜌 =(

𝑤 𝑤 ) ) ∴ 𝑣𝑑 = 𝑣𝑖 − 𝑣𝑓 ∴ 𝜌 = ( 𝑣𝑖 − 𝑣𝑓 𝑣𝑑

Donde: 𝜌 = Densidad del elemento. 𝑣𝑑 = Volumen desplazado. vi = Volumen inicial (solo con el agua). 𝑣𝑓 =Volumen final (Agua + elemento en cuestión). w =Peso del elemento. 5.3.

Método según el principio de Arquímedes. 𝑤𝑎 𝑤𝑎 ) 𝜌𝑠 = ( ) ∴ 𝐸 = 𝑤2 − 𝑤1 ∴ 𝜌 = ( (𝑤2 − 𝑤1). 𝜌𝑙 𝐸. 𝜌𝑙 Donde:

𝜌𝑠 = Densidad del sólido. 𝑤𝑎 = Peso del solido en el aire. w1 = Peso inicial (solo con el agua). 𝑤2 =Peso final (Agua + elemento en cuestión). 𝜌𝑙 =Densidad del líquido. 6. Tablas de resultados:

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Tabla 1. Datos para determinar la densidad de un cilindro por método geométrico. Material

𝑾𝒔[𝒈]

r (cm)

h(cm)

Aluminio Hierro Cobre Bronce

10.53 43.03 39.85 62.30

0.606 0.633 0.713 0.918

3.420 4.383 2.822 2.602

v (𝐜𝐦𝟑 )

ρ(

3.95 5.52 4.51 7.87

𝒈

𝒄𝒎𝟑

2.69 7.80 8.84 7.92

)

Tabla 2. Datos para determinar la densidad de un paralelepípedo por método geométrico. Material

𝑾𝒔[𝒈]

Aluminio

17.40

a (cm) 2.222

h(cm) 2.490

l(cm) 1.185

v (𝐜𝐦𝟑 ) 6.56

𝒈

ρ( 𝟑 ) 𝒄𝒎 2.65

Tabla 3. Datos para determinar la densidad por método de la probeta.

Material

𝑾𝒔[𝒈]

V agua (ml)

Aluminio cilindro Aluminio paralelepípedo Hierro Cobre Bronce

10.53

𝒈

V sólido (ml) 4

ρ( 𝒎𝒍)

80

V agua + solido (ml) 84

17.4

80

86

6

2.9

43.03 39.85 62.30

80 80 80

85 84 87

5 4 7

8.60 9.96 8.94

2.63

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Tabla 4. Datos para determinar la densidad por método de principio de Arquímedes. Material

𝑾𝟏[𝒈] vaso + agua

𝑾𝟐[𝒈] Vaso + agua + solido susp.

Aluminio cilindro Aluminio paralelepípedo Hierro Cobre Bronce

271.48 270.92 271.01 271.40 271.27

𝒈

)

E masa solida

ρ(

275.35 277.36

3.87 6.44

2.66 2.647

276.49 275.84 278.60

5.48 4.44 7.33

7.695 8.80 8.33

𝒄𝒎𝟑

Tabla 5. Comparación de las densidades por diferentes métodos. 𝒈

material

ρ(𝒄𝒎𝟑 ) geométrico

Aluminio cilindro Aluminio paralelepípedo Hierro Cobre Bronce

2.69

𝒈

ρ(𝒄𝒎𝟑 ). probeta

𝒈

𝒈

ρ( 𝒄𝒎𝟑 ) Arquímedes

ρ(𝒄𝒎𝟑 ) teórica

2.63

2.66

2.7

2.65

2.9

2.647

2.7

7.80 8.84 7.92

8.60 9.96 8.94

7.695 8.80 8.33

7.87 8.93 7.408.90

7. ANÁLISIS DE DATOS. En el desarrollo de la actividad podemos observar que cada método tiene elaboraciones diferentes. El método geométrico funciona con sólidos regulares a los cuales se les pueden tomar sus medidas, los resultados nos dan más cercanos a la densidad teórica, el método de la probeta se basa en volumen y el empuje, los datos

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son los más lejanos a los teóricos y el método de Arquímedes se basa en masa y necesita un recipiente el cual llenar para suspender el sólido en el líquido para luego ser pesado. 8. CUESTIONARIO. ¿Cuál es el método más exacto? Podemos decir que el método más exacto para analizar la densidad de líquidos es el método de Arquímedes, debido a que es basado en masa y tenemos datos iniciales con los cuales trabajamos. El método de la probeta no es tan eficiente ya que es graduada, y las probetas de plástico pueden tener irregularidades en su forma. Y el picnómetro podría quedar con burbujas en su superficie al momento de taparlo y quedar sin la cantidad deseada de líquido para hacer un buen análisis. Por esto consideramos que el más eficiente es el método de Arquímedes. En el análisis geométrico arroja resultados más cercanos, sin embargo, en este no se tiene en cuenta las abolladuras ni los poros que este pueda contener, los metales usados no son elementos lisos, no se puede tener certeza de que el dato sea exacto, en el caso de la probeta, al ser un elemento graduado y que no está certificado por calibración , no se puede tener certeza de que el elemento este presentando el volumen que dice tener , por ende, el método más exacto es el que sigue el principio de Arquímedes ya que el líquido cubre todas las superficies de las figura y al ser la densidad un dato que tenemos, este método solo tiene en cuenta el margen de error de la balanza y no de otros elementos como los otros casos , se hace un análisis con datos más cercanos a la realidad. 9. CONCLUSIONES. Con este análisis podemos observar que no siempre los datos que son más cercanos a la literatura son los más exactos ya que debemos tener en cuenta otros aspectos físicos que afectan el material a analizar, aunque todos los métodos son funcionales, con excepción del geométrico que necesita sólidos regulares para poder usarse, todos pueden ser utilizados para llegar a un resultado similar. Llevar a cabo esta determinación de densidades de líquidos es un proceso muy pragmático. 10. BIBLIOGRAFÍA.

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