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RELACIONES ENTRE MASA Y VOLUMEN Claudio Campo Díaz, Isayda López Padilla y Jeison Vargas Ruiz Universidad del atlántico Palabras clave: masa, volumen, muestra

En este informe se analizara la relación que existe entre la masa y el volumen, se harán varios experimentos para lograr entender esta relación y la importancia que tiene la densidad para entender la materia, ya sea una sustancia o un material. Este trabajo tiene como objetivo conocer el manejo de la balanza y su uso en la determinación de la masa de las diferentes muestras a trabajar, utilizar el material de vidrio para la medida de volúmenes y por ultimo utilizar estos datos para hallar la densidad de estas sustancias e identificarlas por medio de ella.

Introducción. Para la física, la masa es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia que ostenta un determinado cuerpo que se estudia. La balanza o báscula son dispositivos electrónicos o mecánicos que son utilizados en hogares, industrias, laboratorios y empresas con el fin de determinar el peso, o bien, la masa de un objeto o sustancia. El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo, los instrumentos científicos que miden el volumen de un gas, liquido o solido se llaman flujómetros. Incluyen probetas, graduadas, jeringas, vasos y volumenómetros. La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denominan con la letra ρ. En el sistema internacional se mide en kilogramos/metro cubico.

Materiales.     

Vaso precipitado Probetas Balanzas Muestras de material (borrador, monedas de $200, de $500 y de $100) Papel milimetrado

Resultados y discusión. En esta sección se ubicaran los resultados obtenidos en unas tablas que nos facilitaran el análisis de los resultados obtenidos de las muestras tomadas. . Tabla 1: DATOS DE MASAS DETERMINACIÓN Masa (g)

El peso específico, es la relación que existe entre el peso y el volumen que ocupa una sustancia. Es una constante en el sentido de que es un valor que no cambia para cada sustancia ya que a medida que aumenta su peso, también aumenta su volumen ocupado, al igual que sucede con la densidad. Metodología. Para la medida de la masa se registraron las tres muestras escogidas sobre la hoja de datos, seguidamente se realizó la medida de la masa de cada una de las muestras y se registró en la tabla I, luego se retiró la muestra de la balanza y se colocó en cero. Este procedimiento se repitió 3 veces con cada muestra. Para la medida del volumen se colocaron 40 ml de agua en una probeta de 100 ml, luego introducimos con cuidado cada muestra en la probeta una por una, por último se midió y se anotó el volumen de la muestra más el agua en la tabla II, este proceso se repitió 3 veces.

Muestra 1

2

3

Promedio

Borrador +2 monedas de $100

14.71g

14.71g

14.71g

14.71g

2 monedas de $200

14.22g

14.23g

14.22g

14.223g

2 monedas de $500

14.16g

14.17g

14.19g

14.173g

En la Tabla 1. Se calcularon los pesos promedio de las 3 muestras tomadas

Tabla 2: MEDIDA DE VOLUMENES (MUESTRA 2) Borrador +2 monedas de $100

DETERMINACIÓN Volumen (ml)

8 7

1

2

3

Promedio

Agua + muestra

47ml

47ml

46.5ml

46.83ml

Agua

40ml

40ml

40ml

40ml

Muestra

7ml

7ml

6.5ml

6.83ml

En la Tabla 2. Se calculó el volumen promedio de la muestra 1 (Borrador + monedas de $100)

Tabla 3: MEDIDA DE VOLUMENES (MUESTRA 2) 2 monedas de $200

Fig. 1: relación masa - volumen

6 5 4 3 2 1 0 14,1

2

3

Promedio

Agua + muestra

42ml

41.8ml

42ml

41.93ml

Agua

40ml

40ml

40ml

40ml

Muestra

2ml

1.8ml

2ml

1.93ml

En la Tabla 3. Se muestra el Volumen promedio de la muestra 2 (2 monedas de $200)

Tabla 4: MEDIDA DE VOLUMENES (MUESTRA 3) DETERMINACIÓN Volumen (ml) 1

2

3

Promedio

Agua + muestra

42ml

41.8ml

41.9ml

41.9ml

Agua

40ml

40ml

40ml

40ml

2ml

1.8ml

1,9ml

14,4

14,5

14,6

14,7

14,8

Al ver la Fig. 1, Que relaciona la masa (eje Y) y el volumen (eje X), de cada muestra, podemos notar que la constante de proporcionalidad o pendiente de la curva es la densidad de cada muestra.



1.9ml

En la Tabla 4 se muestra el volumen promedio de la muestra 3 (2 monedas de $500).

Dos muestras metálicas una de las cuales fue conocido para ser plomo denibelizado. La primera muestra tiene una masa de 7.60 g y desplazó 0.90 ml de agua. La segunda muestra tiene una masa de 8.40 g y desplaza un volumen de 0.74 ml de agua. ¿Cuál de las muestras tiene plomo? 𝑚

Se sabe que 𝐷 = , entonces la densidad de la primera 𝑣

muestra seria 𝐷 = la

Muestra

14,3

Resolución de preguntas

DETERMINACIÓN Volumen (ml) 1

2 monedas de $500

14,2

segunda

7.60 𝑔 0.90 𝑚𝑙

muestra

= 8.44 𝑔/𝑚𝑙 y la densidad de es

𝐷=

8.40 𝑔 0.74𝑚𝑙

= 11, 35 𝑔/𝑚𝑙,

además sabemos que la densidad del plomo (Pb) es 11.35 g/ml. Por lo tanto la muestra que tiene plomo es la segunda 

𝐷=

Una muestra de forma esférica de masilla insoluble en agua pesó 10.51 g y cuando se colocó en agua desplazó 8.50 ml. ¿Cuál es la densidad de la masilla?

10,51 𝑔 8,50𝑚𝑙

= 1,24 𝑔/𝑚𝑙. La densidad de la masilla es

1,24 g/ml 

La masilla fue elongada por balanceo a una forma diferente a la esfera original. ¿Cuántos ml de agua serán desplazados colocando la masilla alargada en el agua?

Igualmente serán desplazados 8.50 ml ya que sin importar la forma de la masilla, tanto su masa como su volumen se conserva.



¿Cuál sería la masa de un cubo de plomo de 1.0 cm de arista?

En este ejercicio primero calcularemos el volumen del cubo, debido a que una arista mide 1 cm el volumen seria (1𝑐𝑚)3 y eso seria 1𝑐𝑚3 , es decir 1ml. Luego sabiendo que la densidad del plomo es 11,35 g/ml y despejando la masa de la ecuación de la densidad, 𝐷

obtenemos que 𝑚 = 𝑣 , reemplazando los valores obtenemos que la masa del cubo es 𝑚 =

11,35 𝑔/𝑚𝑙 1 𝑚𝑙

=

11,35 𝑔. 

La densidad del oro es 19.3 g/ml ¿Cuál sería la masa de un cubo de oro de 1.0 cm de arista? ¿Qué volumen de agua desplazaría?

Análogo a la pregunta anterior obtenemos que el volumen del cubo es 1𝑐𝑚3 , esto quiere decir que se desplazaría 1ml de agua, luego reemplazando los valores en la ecuación modificada de la densidad 𝑚 = 𝐷 . 𝑣

Obtenemos que la masa del cubo de oro es de 1,93g. 

¿Por qué no se deben pesar sustancias directamente sobre el platillo de la balanza?

Para que el resultado no sea alterado por una cantidad residual de lo que se ha pesado antes y además para que los residuos no puedan reaccionar con otros elementos a pesar o incluso contaminarlos.



Cuando se pesan objetos calientes sobre el platillo de la balanza se obtiene una masa algo inferior a la que posee el objeto frío. Lo anterior ocurre debido a las corrientes de convección. ¿Qué se entiende por corrientes de convección?

Las corrientes de convección son las corrientes de materiales que se producen en el manto terrestre con ayuda de la gravedad, Estas corrientes son las encargadas de desplazar no sólo los continentes, como postulaba Wegener, sino todas las placas litosféricas que se encuentran por encima del manto. Estas corrientes son producidas por diferencias de temperatura y densidad. Ayudadas por la gravedad hacen que los materiales más calientes asciendan en dirección a la superficie, ya que son menos pesado. Esto significa por tanto que los materiales más fríos son más densos y más pesados, por lo que descienden

hacia el núcleo terrestre. Como comentamos antes, el manto está formado de materiales sólidos, pero se comporta como si fuera un material viscoso que se deforma y estira, el cual mueve sin llegar a romperse. Se comporta de esta manera debido a las altas temperaturas y la gran presión a la que están sometidos estos materiales. En la zona cercana al núcleo terrestre, las temperaturas pueden llegar a alcanzar los 3.500 ºC, y las rocas que se encuentran en esa parte del manto pueden llegar a fundirse. Al fundirse los materiales sólidos pierden densidad, por lo que se hacen más ligeros y pasan a ascender hacia la superficie. La presión de los materiales sólidos que tiene por encima, hace que estos intenten descender por su peso, permitiendo la salida de los materiales más calientes hacia la superficie. 

¿En qué consiste el error de paralaje?

El error de paralaje es uno que comete el ser humano al ubicar algún instrumento cómo: un termómetro o un tubo precipitado, en un ángulo o posición diferente para poder apreciar la medida exacta. Cuando resulta, que el cambio de ángulo o posición altera de hecho la apreciación de la medida correcta. Al fin y al cabo, todo se resuelve recordando que, cuando se trata de tomar medidas se ha de colocar el instrumento de medición a la altura de nuestros ojos. 

Los líquidos contenidos en recipientes de estrecha capilaridad muestran en su parte inferior un menisco ¿Cuál es la razón por la que el menisco del mercurio sea contrario al resto de otros líquidos?

La razón es que el mercurio no moja debido a que las fuerzas de cohesión que lo mantienen unido son mayores a las fuerzas de adherencia, por lo tanto esto impide que una gota de mercurio se extienda y se adhiera por una superficie.



Elabore una lista de material de vidrio: a) volumétrico: graduado y aforado. b) no volumétrico: refractario y no refractario.

Lista a) volumétrico: graduado y aforado. -

Pipetas Matraces Probetas

-

Buretas Dispensadores

Lista b) no volumétrico: refractario y no refractario -

Tubos de ensayo y de centrífuga Vasos de precipitado Matraces Erlenmeyer Pipetas Pasteur Embudos Cristalizadores

 -

Elabore una lista de material de porcelana: refractaria y no refractaria. Embudo de porcelana Crisol Mortero y mazo Capsula de porcelana

 -

Elabore una lista de materiales metálicos. Aro de hierro Soporte universal Triangulo de gres Trípode Mechero de Bunsen Pinza de crisol Pinza de refrigerante Nuez

-

Espátula Malla de asbesto Balanza

Conclusiones. De esta experiencia se concluye la importancia de una balanza y materiales de vidrio milimetrados, cuyo fin es calcular la masa y el volumen de sustancias y materiales en un laboratorio puesto, que es necesario para estudiar los compuestos, también la necesidad de minimizar el error en cálculos utilizando diferentes técnicas de medida puesto que muchos agentes externos dificultan los cálculos a medidas exactas, por otro lado la relación que existe entre la masa y el volumen, y que esta relación tienes que ver con la densidad, la cual consiste en medir su cociente, la densidad es una medida importante ya que sin importar la masa o el volumen de una sustancia o material, esta siempre es la misma (constante) lo cual es útil para saber cuánta masa tiene un compuesto sabiendo su volumen o también cuanto volumen tiene sabiendo su masa, esto por supuesto conociendo ya, la densidad el compuesto....