DENSIDAD DE UNA SUSTANCIA

RESUMEN

A lo largo de este texto se har un anlisis sobre los mtodos ms comunes para el clculo de la densidad de un cuerpo: mediante un clculo matemtico con valores obtenidos con mediciones directas reproducibles y mediante un clculo matemtico con valores procedentes de mediciones directas no reproducibles. Adems veremos el valor de la densidad del agua en el laboratorio de fsica; notamos que ste presenta una variacin e intentaremos dar una explicacin del valor obtenido.

INTRODUCCINEn la vida cotidiana observamos algunos fenmenos que pueden ser explicados conociendo sobre la densidad, por ejemplo cuando vemos flotar los hielos en un vaso con agua o cuando vemos que el aceite se posiciona sobre el agua. La densidad es una propiedad de las sustancias y se define como la relacin entre la masa y el volumen de un cuerpo[1], tambin como el nmero medio de elementos por unidad de superficie o volumen[2]. Esta propiedad depende de la temperatura ya que sta puede hacer variar el volumen de la sustancia, por lo que al medir la densidad de una sustancia se debe considerar la temperatura a la cual se realiza la medicin. Es comn comparar la densidad de un lquido respecto a la densidad del agua a cierta temperatura debido a que la densidad del agua es de 1 kg/m3. Nuestro objetivo es determinar la densidad de un lquido y un slido midiendo su masa y su volumen[3].

MTODO EXPERIMENTAL

El experimento consta de dos partes. Ambas sern explicadas por separado.PARTE 1. El material utilizado fue el siguiente: Una balanza granataria, una probeta de 100 ml, una pipeta y 100 ml de agua. Primero, despus de haber calibrado la balanza, medimos la masa de la probeta teniendo cuidado de que estuviera limpia y seca. Despus, vertimos 60 ml de agua en la probeta y medimos la masa de la probeta con los 60 ml de agua; a esta ltima masa le restamos la masa de la probeta sola para obtener solamente la masa del volumen de agua. En seguida repetimos el procedimiento para 70 ml, 80 ml, 90ml y 100 ml. Se debe tener en cuenta que es necesario que la probeta no contenta gotas en sus paredes por encima de la marca del volumen de agua agregada ya que esto podra alterar la medicin de la masa. Tambin debemos tener en cuenta que el menisco del agua debe quedar tangente a la marca del volumen que se estudia. Se aconseja que los ojos de la persona que agrega el agua estn a la misma altura del nivel del lquido para disminuir los errores asociados al proceso de medicin. Por ltimo, calculamos cinco valores de la densidad del agua con los datos obtenidos,

PARTE 2.Utilizamos cinco muestras de un mismo material (todas de forma esfrica), un vernier, una balanza granataria, una probeta de 100 ml, una pipeta de 2 ml, 50 ml de agua y un imn. Esta parte la iniciamos tomando el valor del dimetro de las cinco esferas metlicas con el vernier y su respectiva masa con la balanza, anotamos los valores obtenidos en la vitcora. En seguida, agregamos 50 ml de agua a la probeta seca, determinamos el volumen de cada esfera metlica sumergindolas en la probeta con agua mediante el volumen desplazado por cada esfera metlica. Fuimos sacando las esferas con el imn. Tuvimos los mismos cuidados con la probeta y los volmenes de agua que en el experimento anterior, pero ahora tuvimos el inconveniente de que al sacar las esferas con el imn, queaban varias gotas de agua en las paredes de la probeta y el menisco del agua bajaba de los 50 ml, lo que solucionamos regresando el agua al nivel inicial con la pipeta. En esta parte se debe cuidar que las esferas estn hechas preferiblemente de un material que no flote en el agua y que su tamao sea adecuado para desplazar un volumen de agua que pueda ser medido en la probeta.Al final hicimos el clculo de los volmenes de las esferas con los valores de las de los dimetros. Calculamos la densidad de dos formas: tomando el volumen calculado y la masa medida; y tomando el volumen desplazado y la masa medida.

RESULTADOS Y DISCUSIN

Al igual que en el mtodo experimental, dividiremos los resultados segn los experimentos realizados.

PARTE 1.Los valores de las masas y los volmenes de agua se muestran en seguida, junto con el clculo de la densidad.MedidasVolumen VMasa MDensidad

160 ml 0.6 ml58.6 g 0.1 g 0.9766 g/cm3 0.0114 g/cm3

270 ml 0.6 ml68.5 g 0.1 g0.9785 g/cm3 0.0098 g/cm3

380 ml 0.6 ml78.4 g 0.1 g0.98 g/cm3 g/cm3

490 ml 0.6 ml88.2 g 0.1 g0.98 g/cm3 g/cm3

5100 ml 0.6 ml98.1 g 0.1 g0.981 g/cm3 g/cm3

PARTE 2.En las tablas siguientes mostraremos algunos resultados obtenidos en el experimento dos con los dos mtodos realizados.MedidasVolumen VMasa MDensidad

11.1 g

25.6 g

38.3 g

421.6 g

566.7 g

Tabla 2. Muestra los datos capturados y la densidad de las esferas midiendo el volumen geomtricamente.

MedidasVolumen VMasa MDensidad

10.1 ml 0.6 ml1.1 g

20.8 ml 0.6 ml5.6 g

31 ml 0.6 ml8.3 g

42 ml 0.6 ml21.6 g

59 ml 0.6 ml66.7 g

REFERENCIAS

[1] Diccionario Espasa Calpe, S.A. Definicin de densidad.

[2] Diccionario Espasa Calpe, S.A. Definicin de densidad.

[3] Unidad Acadmica de Fsica. Universidad Autnoma de Zacatecas Francisco Garca Salinas. Prctica 1 Laboratorio de Fsica General 2. Pgina 1.