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relación entre la masa y el volumen...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad De Estudios Superiores Cuautitlán – Campo 1 Licenciatura en Bioquímica Diagnóstica Asignatura: Laboratorio Experimentales.

de

Ciencias

Grupo: 1151 INFORME EXPERIMENTAL: RELACIÓN MASA – VOLUMEN Equipo 9 Integrantes:  Hernández Badillo Daniela. – 100%  Flores Trejo Brayan. – 100% Profesora: Soledad Carreto García. Fecha de Entrega: 04/Septiembre/2018. 1|Página

Relación masa-volumen de: cuerpos solidos pequeños, cuerpos solidos grandes, líquidos y gases. PROBLEMA Establecer Experimentalmente, cual es la relación masa- volumen de cuerpos solidos pequeños de forma irregular.

MARCO TEÓRICO Es conocido que diferentes objetos tienen un peso distinto, no es lo mismo cargar una hoja de papel, a cargar una lámina de algún metal. También se sabe que la diferencia de peso no siempre se relaciona con el tamaño del objeto, ya que, si se toma el ejemplo anterior, la misma lamina siendo más pequeña que la hoja de papel sigue siendo mas pesada. Esto nos indica que debe existir una propiedad que explique este comportamiento, esta propiedad es la densidad, o bien la masa por unidad de volumen. Para comprender mejor el termino de densidad es necesario conocer los siguientes conceptos. Masa. La masa es una propiedad fija de una muestra de materia, es independiente de la distribución local de otra materia y en consecuencia es constante en todo lugar de la tierra. Las masas actúan o interactúan gravitacionalmente, esto es lo que casa la fuera llama peso. Volumen. Tamaño que posee un determinado objeto, en relación con tres dimensiones (alto, largo y ancho), cuya unidad correspondiente son los m.3 La relación que existe entre la masa y el volumen es conocida como densidad. Se define como el cociente que resulta dividir la masa de una sustancia dada entre el volumen que ocupa. Por lo tanto, la expresión matemática para la densidad es: 1 ρ=

m v

Donde

ρ=densidad

Kg m3

m=masa en Kg

v =volumen en m

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1 Montiel, Pérez, H. (2014) “FISICA GENERAL”. México: Editorial Patria pp.239-240

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La masa y volumen son nuestras variables y de estas se obtiene una relación directamente proporcional pues cuando una de estas variables crece la otra también. Por otro lado, la densidad es inversamente proporcional volumen, mientras menor sea el volumen ocupado por determinada masa, mayor será la densidad. Estados de agregación. Gas: Sus partículas es muy separadas (en comparación con su tamaño), se encuentran desordenadas y se mueven rápidamente. Los gases pueden comprimirse o expandirse, algunos se pueden convertir a líquidos (licuarse). Liquido: Sus partículas están menos separadas que en los gases, pero que en un sólido. Al acortarse la distancia entre ellas existen fuerzas intermoleculares. No posee forma y volumen propio y no se comprime. Solido: Disminuyen las distancias entre las partículas y las fuerzas de atracción son más fuertes, además de estar fijas, en consecuencia, poseen forma y volumen propio y no se comprimen. Plasma: Se denomina plasma aun gas constituido por partículas cargadas (iones) libres y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por interacciones electromagnéticas de largo estado entre las mismas. Se habla del plasma como un estado de agregación de la materia con características propias 2 Tipos de sólidos. Las propiedades de un sólido están determinadas por su estructura a nivel molecular. Se clasifican en cristalinos y amorfos. Cristalinos: es un sólido en el que sus átomos, iones o moléculas se acomodan en una estructura ordenada, tienen superficies planas y lisas, bien definidas. Amorfos: no poseen caras bien definidas, esto es porque sus átomos, iones o moléculas están desordenadas y al azar, esto también causa que no posean un punto de fusión definido.2 Propiedades de la materia. Físicas: Se pueden medir y observar sin que se modifique la composición o identidad de la sustancia (cambio de estado, deformación, densidad, punto de fusión, etc.). Químicas: Se observan cuando ocurre un cambio químico (reacción), es decir, cuando se forma con la misma sustancio una nueva. Extensivas: Cuando su valor depende de la cantidad de materia. Intensivas: Cuando no depende de la cantidad de materia.

2 Resnick et. Al (1998) “Física vol. 1”. México: Compañía Editorial Continental. Pp. 419-422

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Generales: Son comunes a cualquier tipo de materia, como la longitud, superficie, volumen, masa y temperatura. Especificas: Nos permiten identificar cada tipo de materia, por ejemplo, densidad, solubilidad, temperatura de fusión y ebullición. Teorías masa- vol. Principio de Arquímedes. El principio de Arquímedes es una teoría que relaciona la masa y el volumen para líquidos. Si se tiene un objeto con un determinado volumen, y este se encuentra sumergido en agua, sufrirá una fuerza hacia arriba que resulta de una diferencia de presiones, esta se denomina fuera de flotación o empuje. La presión ejercida sobre un objeto sumergido por el líquido que lo rodea ciertamente no depende del material del cual está hecho el objeto. La fuerza hacia arriba sigue siendo igual al peso del volumen original del agua.2 Esto nos conduce al principio de Arquímedes “Un objeto que se encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso del fluido desalojado”.3 Se puede poner a prueba el principio de Arquímedes si se sumerge un objeto en un fluido, por ejemplo, agua. Si el objeto no es tan denso como el fluido, se sumergirá solo hasta el punto en el cual se desplace suficiente agua para igualar el peso del objeto. Así que se demostrara que el peso del volumen de agua desplazado y el peso del objeto son iguales. Gravedad. La gravedad es la fuerza atractiva que sienten todos los cuerpos, por el simple hecho de poseer masa, esta describe el movimiento de un objeto que cae hasta el de un planeta. Este comportamiento se explicó con la ley de la gravitación universal, propuesta por el fisicomatemático Isaac Newton. En la tierra el valor de la gravedad es constante e igual a: g=9.8 m/ s2 Método de gravedad.

32 Resnick et. Al (1998) “Física vol. 1”. México: Compañía Editorial Continental. Pp. 419-422 3 Tippens. P. (2006) “Física conceptos y aplicaciones” México, DF. McGraw Hill Interamericana Editores. Pp. 338339

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Técnica donde se utiliza un embudo cónico para hacer pasar una sustancia liquida o solida a través de él y que este se acomode en otro recipiente, o bien, se filtre ya que la gravedad es la fuerza que impulsa a la sustancia a pasar por el embudo.3 Aplicaciones de la relación masa-volumen. En la vida cotidiana el uso más simple de la densidad se da en la cocina, por ejemplo, al freír aceite pasa de tener una densidad poco liquida y semi viscosa a uno en que sus moléculas se dilatan, de igual manera cuando se hornea un pastel se agrega materiales secos, pero al agregar, agua su densidad cambia, al igual que si se agregan más ingredientes cambiara. PH del alcohol. Neutro=7 Propiedades Físicas y químicas de la azúcar blanca. Azúcar blanca (sacarosa) Formula condensada: (C12H22O11) Es un disacárido formado por una molécula de glucosa y una de fructosa. Es un endulcolorante proveniente de la caña de azúcar constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa en un 99.4%. Es un polvo marfil granulado, de olor y sabor dulce. Presenta ausencia de vitaminas y minerales, se forma a través de la vida vegetal, no animal. Es fermentables en altas concentraciones (17%), resiste a la descomposición bacteriana.4 Masa molar. Punto de fusión Punto de descomposición Acidez Solubilidad en agua Relación masa-Volumen Beneficios de su consumo. 4     

342,29754 g/mol 459 K (186ºc) 459 K (186ºc) 12.62 pka 2039 g/100ml 1587 kg/m3

Importante fuente de calorías, pues es un carbohidrato puro. Energía rápida: la sacarosa, se trasforma rápidamente en glucosa y fructosa, que son absorbidas, proporcionando combustible inmediato. Sensación de bienestar, ya que alivia el malestar y la ansiedad que genera un cuadro de hipoglucemia (nivel bajo de azúcar en la sangre). No produce alergia al ser un producto refinado. Durante la infancia, la azúcar juega un papel importante para desarrollar tejidos.

43Tippens. P. (2006) “Física conceptos y aplicaciones” México, DF. McGraw Hill Interamericana Editores. Pp. 338339 4 Centro medico List 2016)” Ventajas y desventajas del azúcar”, consultado: sep. 16, 2018 en http://centrolist.com/blog/?P=2445

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Nutre el sistema nervioso evitando crisis nerviosas.

Afectaciones por su consumo. El consumo excesivo puede causar obesidad, diabetes, caries o incluso caída de dientes. Hay personas que son intolerantes ala sacarosa, esto hace que les provoque problemas intestinales. *Remplaza a otros alimentos, esto resulta ser una mala situación cuando consumimos azúcar ya que nos saciamos, desaparece el apetito y como consecuencia la ingesta de otros alimentos sanos se disminuye. *Obesidad y sobre peso *Caries dentales *Triglicéridos, el consumo de azúcar aumenta los niveles de triglicéridos y aumenta las probabilidades de padecer enfermedades coronarias. *Contribuye a la osteoporosis. Es importante entender la relación entre el volumen de un cuerpo y su masa que como se vio anteriormente están íntimamente relacionados por una propiedad llamada densidad. Para conocer dicha relación en solidos grandes es necesario, primeramente, definir algunos puntos importantes. Principio de Arquímedes. Cuando un cuerpo se sumerge en un líquido, se observa que este ejerce una presión vertical ascendente sobre él, lo anterior se comprueba al introducir un trozo de madera en agua, la madera es empujada, hacia arriba, por ello se debe ejercer una fuerza hacia abajo si se desea mantenerla sumergida.[ CITATION Arqac \l 2058 ], un antiguo matemático griego, fue el primero en estudiar el empuje de los cuerpos al ser introducidos en un líquido y elaboro un principio que lleva su nombre: Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado. En un cuerpo totalmente sumergido en un líquido, todos los puntos de la superficie reciben una presión hidrostática que es mayor conforme aumenta la profundidad. Las presiones ejercidas sobre las caras laterales opuestas del cuerpo se neutralizan mutuamente, sin embargo, está sujeto a 2 fuerzas opuestas, su masa lo empuja hacia abajo y el empuje del líquido lo empuja hacia arriba”.[ CITATION Alo95 \l 2058 ] Pérez, H. (2014) menciona que de acuerdo a la magnitud de estas fueras se tiene: 1.- Si la masa de un cuerpo es menor al empuje que recibe, flota porque desaloja menos cantidad de líquido.

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2.- Si la masa es igual al empuje que recibe, permanecerá en equilibrio: sumergido dentro del líquido. 3.- Si la magnitud de la masa es mayor que la del empuje, se hunde, porque desaloja un volumen de líquido igual a su volumen. Para que un cuerpo flote en cualquier fluido, su densidad debe ser menor ala del fluido2 Empuje. Fuerza neta ejercida hacia arriba por el fluido o el peso del fluido desalojado. Presión hidrostática. Es la presión que ejerce todo liquido contenido en un recipiente sobre todos los puntos y paredes de este.” 3 [ CITATION Tip06 \l 2058 ] Tienes, P. (2006) plantea que es importante conocer la diferencia entre como actúa la fuerza sobre el fluido y como lo hace sobre un sólido. Puesto que el sólido es un cuerpo rígido puede soportar que le apliquen una fuerza sin que cambie su forma, en cambio el líquido puede soportar una fuerza únicamente en su superficie. Si este fluido (liquido o gas) no está restringido empezara a fluir. Los volúmenes de los objetos solidos ejercen grandes fuerzas contra el lugar que los fluidos ejercen gran presión al aumentar la profundidad. Un objeto solido puede ejercer una fuerza hacia abajo debido a su peso.35 Ahora bien, Pérez, H. (2014) comparte algo muy importante, cuando un cuerpo solido de mueve en un fluido experimenta una resistencia que se opone a su movimiento; se presenta una fuerza en sentido contrario al movimiento del cuerpo. Dicha fuerza recibe el nombre de Fuerza de fricción viscosa, y depende de la velocidad del sólido, viscosidad del fluido, así como de su forma geométrica. Cuando el movimiento de un fluido de presenta de manera desordenada, el desplazamiento no sigue trayectorias paralelas si no sinuosas. La viscosidad mide cuanta fuera se requiere para deslizar un sólido sobre un líquido, si no fuera por la viscosidad, el líquido podría desplazarse sin que hubiera una diferencia de presiones tuviera que empujarlo. 1 Tanto el aire como el agua a pesar de fluir con facilidad presentan cierto grado de dificultad al flujo, cuando las moléculas de un fluido se desplazan por el desplazamiento de un sólido, se presentan fuerzas internas que tienden a contrarrestar la fuerza que se aplica en el fluido para ponerlo en movimiento, y esta también es la viscosidad. [ CITATION Tip06 \l 2058 ]

53Tippens. P. (2006) “Física conceptos y aplicaciones” México, DF. McGraw Hill Interamericana Editores. Pp. 372- 382 Montiel, Pérez, H. (2014) “FISICA GENERAL”. México: Editorial Patria pp.240-245

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Un gas se caracteriza por que sus moléculas están muy separadas unas de otras, razón por la cual carecen de forma definida y ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene. De acuerdo con la teoría cinética molecular, los gases, están constituidos por moléculas independientes como si fueran esferas elásticas en constante movimiento, chocando entre sí y con las paredes del recipiente que lo contiene. 1 Todos los gases pueden pasar al estado líquido siempre y cuando se les comprima a una temperatura inferior a su temperatura critica. La temperatura critica de un gas, es aquella temperatura por encima de la cual no puede ser licuado independientemente de la presión sea muy grande[ CITATION Pér06 \l 2058 ] Cuando la temperatura de un gas aumenta, se incrementa la agitación de sus moléculas y en consecuencia se eleva la presión, pero si la presión permanece constante, entonces aumentara el volumen ocupado por el gas. Si un gas es comprimido, se incrementa los choques entre moléculas y se eleva la cantidad de calor desprendido. Gas ideal. Es un gas hipotético que posibilita hacer consideraciones prácticas que facilitan algunos cálculos matemáticos, se le supone conteniendo un numero pequeño de moléculas, por lo tanto, su densidad es baja y su atracción molecular es nula. Ley de Boyle. “A una temperatura constante y para una masa dada de un gas, el volumen del gas varia de manera inversamente proporcional a la presión absoluta que recibe”[ CITATION Tip06 \l 2058 ] Lo anterior quiere decir que cuando un gas ocupa un volumen de un litro a presión de una atmosfera, si la presión aumenta a dos atmosferas, el volumen del gas se ara de medio litro. Entonces la presión (p), multiplicada por el volumen (v) es igual a una constante (K), esto para una determinada masa de un gas y a temperatura constante. Entonces la ley de Boyle se expresa como: PV = K Ley de Charles “A una presión constante y para una masa dada de un gas, el volumen del gas varia de manera directamente proporcional a su temperatura absoluta.” [ CITATION Tip06 \l 2058 ] Entonces la ley de Charles se expresa matemáticamente de la siguiente manera.

61 Montiel, Pérez, H. (2014) “FISICA GENERAL”. México: Editorial Patria

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v =k t Ley de Gay-Lussac. “A un volumen constante y para una masa determinada de un gas, la presión absoluta que recibe el gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta”.[ CITATION Tip06 \l 2058 ] Lo anterior nos indica que la temperatura de un gas aumenta, y también aumenta su presión en la misma proporción, siempre y cuando el volumen del gas permanezca constante. En forma matemática esta ley se expresa de la siguiente manera. p =K T Ley general de los gases. Hasta ahora las tres leyes estudiadas nos han puesto condiciones, en la de Boyle se necesita que la temperatura no cambie, en la de Charles, la presión debe ser constantes y en la de Gay-Lussac, el volumen no debe cambiar, sin embargo, estas condiciones no siempre se cumplen, por lo que existe una relación más general que convino las tres leyes y recibe el nombre de ley general del estado gaseoso. Como medir el gas en un globo. Se puede encontrar el volumen de un globo con una cinta métrica y el cálculo matemático de este proceso. Para esto se debe presionar el globo para formar una esfera.  

Se debe medir el radio colocando la cinta métrica en el centro del globo y medir hasta el borde exterior. Calcular el cubo del radio del globo, multiplicarlo por π y volver a multiplicar por 4/3

Jamaica. Componentes: antocianina, glucósidos, proteínas, calcio, tiamina, carbohidratos, vitaminas, A, E y C, hiero, fosforo, ácido ascórbico, caroteno y fibra. Beneficios: *Su naturaleza árida hace que se pueda sembrar con facilidad. * Es diurética, es decir provoca orinar más de lo normal, limpiando el hígado y los riñones. *El aumento de la orina libera toxinas. * Ayuda a bajar niveles de glucosa, en personas con diabetes. * Alvia el insomnio. 9|Página

*Ayuda a reducir la presión arterial. *Ayuda a reducir el colesterol y baja los triglicéridos. Alka-Seltzer. Es un medicamento antiácido y analgésico, de forma efervescente, se utiliza para el alivio de dolores menores, inflamación, dolores, fiebre, dolor de cabeza, dolor de estómago, ardor de estómago, indigestión, reflujo y resacas. Este contiene 3 ingredientes activos, aspirina (ácido acetilsalico), bicarbonato de sodio y ácido cítrico anhídrido. Desventajas: *Si se presentan síntomas de varicela o gripe, no se debe tomar ya que puede provocar nauseas. *Puede causar alergia. *Los pacientes no deben tomar otro medicamento mientras usan Alka-Seltzer. *No se deben tomar tres o más bebidas alcohólicas mientras se usa.

Relación masa-volumen de cuerpos sólidos pequeños PROBLEMA: Establecer experimentalmente cual es la relación masa-volumen de cuerpos solidos pequeños de forma irregular. DELIMITACIÓN O ACOTAMIENTO DEL PROBLEMA En este experimento se trabajará con azúcar blanca para determinar su relación masavolumen. OBJETIVO GENERAL. Determinar experimentalmente la relación cuantitativa entre la masa y el volumen de cuerpos solidos pequeños, como la azúcar blanca, a través del método de gravedad, para conocer en que consiste dicha relación, y por qué el conocimiento es aplicable en diferentes campos de estudio. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 

Aplicar de forma experimental los conceptos de masa, volumen, densidad y gravedad.

10 | P á g i n a

    

Observar cómo influye el tamaño de un cuerpo solido en su relación masavolumen. Conocer las principales propiedades físicas y químicas de la azúcar blanca. Identificar los efectos de la exactitud y precisión al realizar una medición. Aprender a calcular el volumen del recipiente con el que se trabajara de forma práctica. Hallar la masa y el volumen de la azúcar blanca, así como su relación.

JUSTIFICACION. Se realizará el siguiente experimento para: Aprender a distinguir fácilmente los conceptos principales del tema, lograr un conocimiento significativo y aplicarlo, no solo en el procedimiento experimental, si no también, en cualquier rama del conocimiento en un futuro, además de aprender a determinar la relación masa-volumen de forma experimental y no solo teórica. También se quiere demostrar con argumentos bein fundamentados que la hipótesis de trabajo es verdadera y aprender a seguir correctamente la metodología científica. SELECCIÓN DE VARIABLES. Variable independiente (VI)

volumen del solido

Variable dependiente (VD)

Masa del solido

HIPÓTESIS. “La masa de un sólido es directamente proporcional al volumen que ocupa, por lo tanto la relación entre la masa y el volumen de la azúcar será igual a una constante.” LISTA DE REACTIVOS  