INTRODUCCIÓN
La
presente investigación trata sobre la densidad de los líquidos y de los sólidos
los cuales las densidades van a variar significativamente.
La
densidad es una propiedad intensiva de la materia ya que no dependen de la
cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor
permanece inalterable, por este motivo no son propiedades aditivas.
Cada sustancia presenta una densidad que no depende de la cantidad de materia
que la constituya. La densidad de un cuerpo resulta del cociente entre su masa
y su volumen
D
= m / V
La
determinación de la densidad de un cuerpo sólido puede simplificarse si el
objeto presenta una forma definida, de tal forma que resulte fácil calcular su
volumen. Es el caso de la determinación de la densidad de diferentes cuerpos
cilíndricos. En este caso, los medios necesarios serán un calibrador, con el que
mediremos el radio y la altura del cilindro y, además, una balanza para
determinar la masa de dicho cuerpo. También puede determinarse la densidad de
un sólido utilizando el Principio fundamental de la Hidrostática o Principio de
Arquímedes, que dice: “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje
vertical hacia arriba, igual al peso del fluido desalojado por dicho cuerpo”
ANTECEDENTES
El termino de densidad se tiene por decirle así un
origen con Arquimedes quién para determinar si una corona de oro era pura o no.
Arquímedes sabía que la corona, de forma irregular, podría ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fácilmente comparado con la masa, pero al hacer eso la corona se dañaría por eso
desconcertado, Arquímedes se dio un relajante baño de inmersión, y observando la subida del agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Tuvo una epifanía (una relevación), se dio cuenta que la cantidad de agua que se derramaba era igual en volumen que el espacio que ocupaba su cuerpo. De repente este hecho le dio el método para diferenciar una corona de oro y plata de una corona de puro oro. Ya que la medida de la plata ocupa más espacio que el equivalente de la medida de oro. Estaba tan entusiasmado con su descubrimiento que gritaba por las calles Eureka! Eureka! ((Εύρηκα! en griego, que significa: "Lo encontré")
Arquímedes puso la corona del orfebre y una corona equivalente de puro oro en dos tubos de agua. Encontró que se derramaba más agua del tubo cuando la corona del artesano estaba adentro. Resulta que el orfebre había estado defraudando al Rey.
Arquímedes había usado el concepto de densidad para exponer este fraude,
la historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes. Este plantea que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado es decir dos cuerpos que se sumergen en una superficie como por ejemplo el agua, y el más denso o el que tenga compuestos más pesados se sumerge más rápido, es decir, tarda menos tiempo, aunque es igual la distancia por la cantidad de volumen que tenga cada cuerpo sumergido.
Arquímedes sabía que la corona, de forma irregular, podría ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fácilmente comparado con la masa, pero al hacer eso la corona se dañaría por eso
desconcertado, Arquímedes se dio un relajante baño de inmersión, y observando la subida del agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Tuvo una epifanía (una relevación), se dio cuenta que la cantidad de agua que se derramaba era igual en volumen que el espacio que ocupaba su cuerpo. De repente este hecho le dio el método para diferenciar una corona de oro y plata de una corona de puro oro. Ya que la medida de la plata ocupa más espacio que el equivalente de la medida de oro. Estaba tan entusiasmado con su descubrimiento que gritaba por las calles Eureka! Eureka! ((Εύρηκα! en griego, que significa: "Lo encontré")
Arquímedes puso la corona del orfebre y una corona equivalente de puro oro en dos tubos de agua. Encontró que se derramaba más agua del tubo cuando la corona del artesano estaba adentro. Resulta que el orfebre había estado defraudando al Rey.
Arquímedes había usado el concepto de densidad para exponer este fraude,
la historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes. Este plantea que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado es decir dos cuerpos que se sumergen en una superficie como por ejemplo el agua, y el más denso o el que tenga compuestos más pesados se sumerge más rápido, es decir, tarda menos tiempo, aunque es igual la distancia por la cantidad de volumen que tenga cada cuerpo sumergido.
JUSTIFICACION
Y ALCANCE
La Química es un ciencia muy extensa y es por
ello que nuestro proyecto se ha creado con el objetivo de dar a conocer sobre
un tema específico que es la densidad de los sólidos y líquidos y sus
aplicaciones, como ya se sabe la densidad es una propiedad intensiva de la
materia. Cada sustancia presenta una densidad que no depende de la cantidad de
materia que la constituya.
Este proyecto es de mucha importancia porque
nos permite conocer de forma directa acerca del tema escogido.
Nuestro tema nos dio a conocer sobre los
conceptos básicos y sus aplicaciones y nos mostró que la densidad no depende de
la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor
permanece inalterable, por este motivo no son propiedades aditivas.
Para expresar la densidad se utiliza la
siguiente formula: d=m/v
Podemos emplear diferentes tipos de
experimentos para determinar la densidad de líquidos y sólidos, pero nuestro
proyecto no es experimental sin embargo daremos a conocer algunos de ellos
comprobando así que la densidad es la
relación entre la masa y el volumen es decir
si se aumenta la masa aumenta la densidad, si aumenta el volumen
disminuye la densidad
OBJETIVO GENEREAL
Determinar
qué es la densidad de sólidos y líquidos y para que se aplican.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Ø Investigar
qué es la densidad de líquidos y sólidos
Ø Identificar
los métodos e instrumentos que se utilizan para determinar la densidad en
sólidos y líquidos.
MARCO TEÓRICO
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.
Medida de
la densidad de un líquido
Conocida la masa del cuerpo y el volumen de la
parte sumergida, podemos determinar la densidad del líquido. En esto se basan
los aerómetros o flotadores de masa conocida que se sumergen en el líquido de
densidad desconocida. Disponen de una escala graduada, que nos proporcionan
mediante lectura directa la densidad del líquido. La superficie libre del
líquido marca el valor de la densidad en la escala del aerómetro.
Dependiendo de la aplicación concreta los
aerómetros reciben nombres específicos: alcohómetros, sacarímetros, etc.
 |
Nuestro aerómetro es un sólido de forma
cilíndrica de 25 cm de altura y densidad 0.5 g/cm3 que se sumerge
parcialmente en el líquido cuya densidad se quiere determinar.
Midiendo en la escala graduada
la parte del cilindro que está sumergida podemos fácilmente determinar la
densidad del fluido.
|
El cuerpo está en equilibrio flotando en el líquido,
bajo la acción de dos fuerzas, su peso y el empuje del fluido. Donde es la
densidad del cuerpo sólido, S
su sección, h su altura. f es la densidad
del fluido y x la parte del
sólido que está sumergido en el líquido.
Medida de
la densidad de un sólido
Se ha estudiado el procedimiento de medida de la
densidad de un cuerpo sólido, con una balanza ordinaria:
- Se pesa el cuerpo sólido y se anota la lectura
en gramos m=F de los indicadores de la balanza cuando su
brazo está horizontal en equilibrio.
- Se sumerge el cuerpo completamente en agua
(densidad 1.0 g/cm3), y se anota la lectura F’
La diferencia V=F-F’ es el volumen del
cuerpo expresado en cm3.
La densidad es el cociente ρ=m/V (g/cm3)
En esta sección, se mide la densidad ρ>1.0
de un cuerpo sólido por otro procedimiento, empleando una balanza electrónica.
- Llenamos un recipiente parcialmente de agua y
lo colocamos sobre una balanza electrónica, poniendo a cero el indicador
del peso.
- Atamos un hilo a un cuerpo sólido, lo
sumergimos completamente en agua pero sin tocar el fondo, anotamos la
lectura de la balanza V.
- Soltamos el cuerpo, dejando de tirar del hilo,
de modo que descanse en el fondo del recipiente, anotamos la lectura de la
balanza m.
La densidad del cuerpo es el cociente entre la
segunda lectura y la primera. ρ=m/V
DEFINICION DE LAS VARIABLES
DENSIDAD
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) los métodos que se
utilizan para determinar la densidad en líquidos y sólido son: 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). La densidad de
sustancias sólidas y liquidas varía en cantidades muy pequeñas con la
temperatura, por lo cual generalmente se considera constante en un rango de
temperatura de 0°C a 30°C. En cálculos muy precisos se debe considerar que la
densidad disminuye al aumentar la temperatura, esto se debe a la dilatación o
aumento de volumen que experimentan las sustancias al ser calentadas.
APLICACIONES
La densidad
tanto en líquidos como en solido se lo aplica para saber cuánto pesas cada
unidad de volumen de una sustancia, para
calcular la relación masa-volumen de los cuerpos, Se ha tomado el agua como
referente de 1 y de aquí por salen todas las demás densidades para las
diferentes sustancias, la densidad es una medida utilizada
por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un
determinado volumen.
BIBLIOGRAFÍA
Ø Medida de la densidad de un sólido
y un líquido, Recuperado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/aerometro/aerometro.htm
Ø Universidad Nacional
de Quilmes Departamento de Ciencia y Tecnología; Determinación de la densidad de sólidos y líquidos, Recuperado de: http://www.cienciaredcreativa.org/q1/TP%202%20densidad.pdf
Ø
Shaper Joom.
(2014) Historia de la magnitud de la
densidad. Recuperado de: http://www.lacomet.go.cr/index.php?option=com_content&view=article&id=208:articulo-1&catid=84:densidad&Itemid=266
