Instituto Tecnolgico de Tuxtla Gutirrez

OBJETIVOCalcular la densidad de diferentes materiales usando la definicin de concepto densidad.INTRODUCCINLa densidad de una sustancia homognea es una propiedad fsica que la caracteriza y est definida como el cociente entre la masa y el volumen de la sustancia que se trate. Esta propiedad depende de la temperatura, por lo que al medir la densidad de una sustancia se debe considerar la temperatura a la cual se realiza la medicin. En el caso de sustancias no homogneas lo que obtenemos al dividir la masa y el volumen es la densidad promedio. Por otra parte, si se desea determinar con mayor precisin la densidad de una sustancia liquida es comn utilizar un picnmetro, es un instrumento sencillo cuya caracterstica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes lquidos en su interior.Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, ms pesado nos parecer. d = m / VLa densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. As, como en el SI, la masa se mide en kg y el volumen en m3, la densidad se medir en kg / m3. sta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequea. La mayora de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estaran usando siempre nmeros muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centmetro cbico (gr / cm3).

MARCO TERICO

Densidad absoluta La densidad absoluta se refiere a la masa de un cuerpo por unidad de volumen. Matemticamente se expresa por la relacin: p=m/vLa densidad absoluta es una magnitud derivada, porque se obtiene de la combinacin de la masa y la longitud: [Densidad absoluta = masa/longitud al cubo]. A la densidad absoluta tambin se le conoce como masa especfica y se representa por Me* En el S.I la unidad empleada para medir la densidad absoluta es el kg/m al cubo. No obstante en la vida cotidiana se emplea ms el g/cm al cubo. La equivalencia de dichas unidades es igual a: 1g/cm al cubo=1000kg/m al cubo. La densidad absoluta es una magnitud que permite diferenciar a los cuerpos y sustancias. En algunas situaciones es conveniente usar la densidad relativa . Para el caso de los slidos y lquidos, se emplea la densidad absoluta del agua a 4C de temperatura y a una atmsfera de presin, como la densidad absoluta de referencia. Densidad relativa

La densidad relativa es una comparacin de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. Ambas densidades se expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones de temperatura y presin. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades.A veces se la llama densidad especfica especialmente en los pases con fuerte influencia anglosajona. Tal denominacin es incorrecta, por cuanto que en ciencia el trmino "especfico" significa por unidad de masa.

La densidad relativa se expresa matemticamente por la relacin:

[Densidad relativa= densidad absoluta de la sustancia/densidad absoluta del agua]

Es decir: d= sustancia / agua

La densidad relativa de slidos y lquidos tambin se define como la densidad de estos referida a la densidad del agua. Matemticamente se expresa por: d=P/PaDensidad aparente La densidad aparente de un material o un cuerpo es la relacin entre el volumen y el peso seco, incluyendo huecos y poros que contengan, aparentes o no. Esta definicin se emplea tanto en geologa como en la Teora de los Materiales.

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente ms ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.

Clculo

En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

Pap=Map / Vap = (Mr + Maire) / (Vr + Vaire)

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrnseca del material y depende de su compactacin.

ANTECEDENTESSegn una conocida ancdota, Arqumedes recibi el encargo de determinar si el orfebre de Hiern II de Siracusa desfalcaba el oro durante la fabricacin de una corona dedicada a los dioses, sustituyndolo por otro metal ms barato (proceso conocido como aleacin). Arqumedes saba que la corona, de forma irregular, podra ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fcilmente comparado con la masa. Pero el rey no estaba de acuerdo con estos mtodos, pues habran supuesto la destruccin de la corona.Desconcertado, Arqumedes se dio un relajante bao de inmersin, y observando la subida del agua caliente cuando l entraba en ella, descubri que poda calcular el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Supuestamente, al hacer este descubrimiento sali corriendo desnudo por las calles gritando: "Eureka! Eureka!" (! en griego, que significa: "Lo encontr"). Como resultado, el trmino "Eureka" entr en el lenguaje comn, y se utiliza hoy para indicar un momento de iluminacin. La historia apareci por primera vez de forma escrita en De Architectura de Marco Vitruvio, dos siglos despus de que supuestamente tuviese lugar. Sin embargo, algunos estudiosos han dudado de la veracidad de este relato, diciendo (entre otras cosas) que el mtodo habra exigido medidas exactas que habra sido difciles de hacer en ese momento. La densidad es un concepto que naci entre los cientficos en tiempos en que las unidades de medida eran distintas en cada pas, de modo que asignaron a cada materia un nmero, adimensional, que era la relacin entre la masa de esa materia y la de un volumen igual de agua pura, sustancia que se encontraba en cualquier laboratorio (densidad relativa). Cuando se fij la unidad de masa, el kilogramo, como un decmetro cbico (un litro), de agua pura, la cifra empleada hasta entonces, coincidi con la densidad absoluta (si se mide en kilogramos por litro, unidad de volumen en el viejo Sistema Mtrico Decimal, aunque aceptada por el SI, y no en kilogramos por metro cbico, que es la unidad de volumen en el SI).

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS

Material Reactivos

Probeta 100mlAgua

Balanza analticaHarinas (maz, arroz)

Bureta de 50mlGranos (frijol, maz, arroz)

Aceite comestible (ajonjol, soya, olivo, girasol)

PROCEDIMIENTO

RESULTADOS Y DISCUSIN

Material ()Densidad encontradaDensidad reportada

Agua1 996.31

Aceite0.9128 0.9130 0.9190

Maz1.4 700 820

Frijol1.28 750 850

Arroz1.14 720

Harina de maz 1.64 0.64

Harina de arroz1.2 500

Tabla 1. Resultados

Los resultados se encuentran en la tabla 1r y como se puede observar, la densidad encontrada (experimental) de los materiales lquidos, como son el agua y el aceite, es muy cercana a la densidad reportada en algunas bibliografas.Caso contrario a los materiales slidos, como son los granos de maz, frijol y arroz, y a las harinas de maz y arroz. La diferencia entre la densidad encontrada y la densidad reportada de sus respectivos materiales fue muy grande.Esto se puede explicar gracias a que el espacio intermolecular (espacio existente entre molculas) es muy corto en los materiales lquidos y eso causa que haya una mayor precisin a la hora de realizar las mediciones. Este espacio intermolecular es mucho menor en los slidos, pero al ser granos los materiales a medir (maz, frijol y arroz), el espacio existente entre ellos es mucho mayor, incluso se puede observar dichos espacios a simple vista y esto causa un error de medicin mucho mayor que en los materiales lquidos.

CUESTIONARIO

Explique porque la densidad de una sustancia puede aumentar o disminuir.Los valores de densidad de las sustancias dependen de la presin y temperatura a la cual se encuentre, pero no dependen de la gravedad; por lo tanto, la densidad de un cuerpo en la tierra es igual que en la luna, a la misma presin y temperatura. En general, si una sustancia es calentada que sucede con su densidad.Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presin permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua dulce crece entre el punto de fusin (a 0 C) y los 4 C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.

Si un gas es comprimido que sucede con su densidad.Si comprimimos un gas, manteniendo constante su temperatura, veremos que la presin aumenta al disminuir el volumen. PV = constante (a temperatura constante)Esta ley se cumple aproximadamente por todos los gases a bajas densidades. Pero, tambin, la temperatura absoluta de un gas a bajas densidades es proporcional a la presin a volumen constante, y de igual forma, la temperatura absoluta es proporcional al volumen del gas si se mantiene constante su presinA bajas densidades, el producto PV es prcticamente proporcional a la temperatura T: PV = CT C es una constante de proporcionalidad apropiada para cada cantidad determinada del gas, y podemos escribir C=kN en donde N es el nmero de molculas del gas y k es una constante. De esta manera. Como explicara la diferencia de densidad del agua y del mercurio.Decir que tiene el mercurio una densidad de 13,6g/cm3 y que como sabemos que es lquido, esto quiere decir que: es 13.6 veces ms "pesado" que el agua a un mismo volumen. Si una sustancia es enfriada, su volumen debe reducirse, y por tanto su densidad debe aumentar. Explique la flotacin del hielo en agua.Un enlace de hidrgeno, segn ese retrato, es lo que se forma cuando un tomo de hidrgeno, que ya est establemente integrado en una molcula, se ve atrado por un tomo altamente electronegativo. Este gusto por aspirar electrones y volverse iones (partculas cargadas elctricamente, en este caso de carga negativa), los lleva a enlazarse con tomos de oxgeno, nitrgeno y flor. El hielo es menos denso que el agua lquida porque, cuando las molculas de agua estn fras y quietas, los dbiles enlaces del hidrgeno las mantienen constantemente a una distancia fija. Sin embargo, en el agua que fluye libremente, los enlaces estn continuamente rompindose y rehacindose, debido a la atraccin que mencionbamos antes.

Investigue bibliogrficamente la densidad de diferentes sustancias y reprtelas en formato de tabla (miel, harinas, aceites, jugos, leche, etc).

Si se mezclan dos lquidos miscibles de diferente densidad, cul sera la densidad de la mezcla.Tendran la misma densidad, ya que tienen la misma masa y volumen, ya que decir lquidos miscibles se refiere que se pueden mezclar fcilmente sin observar fases en la mezcla. Es correcta la siguiente suposicin: 50 ml de agua destilada + 50 ml de etanol + 50 ml de acetona = 150 ml de mezcla. Explique.La respuesta seria no, ya que estas tres sustancias presentan diferentes densidades, y a esto conlleva a que la masa de cada una sea diferente, y tambin el volumen se vera afectado si la masa cambia tal como lo muestra en la tabla de densidades.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

ANEXOS Determinacin de densidad de lquidos ()Peso de la probeta: 107.81 gramos

Determinacin de densidad de solidos ()MaterialVolumen finalVfDensidad aparente (

Maz70 1.4

Frijol64 1.28

Arroz57 1.14

Harina de maz82 1.64

Harina de arroz60 1.2