UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

ÁREA DE LABORATORIO DE FÍSICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

VARIACIÓN DE LA DENSIDAD DEL AGUA CON LA TEMPERATURA.

, Herbin Hernandez1, Jesús Fontalvo 3, Virgilio barrios4 Mayuris Martínez rivera1Ingeniería Industrial, 1Ingeniería de Eléctrica, 3Ingenieria Civil, 4Ingenieria Electrónica.

Laboratorio de Física calor Ondas Grupo: _ANL

Resumen

Una forma para poder calcular la variación dela densidad del agua con la temperatura es a través de la utilización de algunos elementos como hielo, agua, un beaker, una probeta, un termómetro, una balanza y un mechero, los cuales sirven para hallar la masa y el volumen del agua a diferentes temperaturas, y hallando la densidad en cada caso, con los datos obtenidos se procede a graficar la variación de la densidad con respecto a la temperatura y se analizan los resultados.Palabras clavesDensidad, temperatura, masa, volumen

Abstract

One way to calculate the variation of wáter density with temperature is through the use of certain items such as ice, water, a beaker, atest tube, a thermometer, a scale and alighter, which are used to find the mass and volume of water at different temperatures, and finding the density in each case, the data obtained we proceed to plot the variation of density with respect to temperature and analyze the results.Keywords Density, temperature, mass, volumen

1. Introducción

Con el fin de explicar la densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia.La densidad de una sustancia puede variar si se cambia la presión o la temperatura. En el caso de que la presión aumente, la densidad del material también lo hace; por el contrario, en el caso de que la temperatura aumente, la densidad baja. Sin embargo para ambas variaciones, presión y temperatura, existen excepciones, por ejemplo para sólidos y líquidos el efecto de la temperatura y la presión no es importante, a diferencia de los gases que se ve fuertemente afectada como veremos en esta práctica.

2. Fundamentos Teóricos

Propiedades Del Agua.Las propiedades físicas del agua como su punto de ebullición (100 °C) y su punto difusión (0 °C), son sustancialmente importantes ya que junto a las condiciones ambientales del planeta permiten que las aguas superficiales que se encuentran en estado líquido en la tierra y en los

tejidos delos seres vivos, puedan ser aptas para el desarrollo de los procesos vitales. La enorme capacidad calorífica del agua (18cal/mol. °C o 1 cal/g ºC) permite almacenar gran cantidad de calor en esta sin que su temperatura varíe bruscamente. Esta propiedad brinda una estabilidad térmica al agua impidiendo que se caliente o se enfríe rápidamente, convirtiéndose en un medio de protección de los cambios bruscos de temperatura para los seres vivos actuando como un regulador de temperatura corporal, además de ayudar a mantener el clima en la Tierra. Otra de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación anómala. La experiencia nos dice que, cuando calentamos un cuerpo, se dilata y, cuando lo enfriamos, se contrae. Pero con el agua no sucede así, ya que cuando pasa de estado líquido a sólido, se dilata (aumenta de volumen, se expande); entonces la masa de hielo tiene mayor volumen que la masa de agua. Este hecho se denomina dilatación anómala del agua y ocasiona que el agua sólida tenga una densidad menor al agua líquida. Al ser menos densa flota en el agua líquida, propiedad que permite que las grandes masas de agua se congelen de arriba hacia abajo, y además que en clima

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extremadamente frío, como lo es el caso delos polos, se desarrolle vida acuática.

Entrando a profundizar en términos claves como densidad, temperatura y dilatación podemos definir la primera como la relación existente entre la masa de un cuerpo o una sustancia y su volumen. Es decir, la masa contenida en la unidad de volumen del mismo. La segunda consiste en la magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, Y por último la dilatación consiste en un proceso físico por el cual se producen cambios de volumen como resultado de cambios de temperatura. Para el análisis de este experimento se tienen cuenta la densidad del agua a diferentes temperaturas, la cual hallaremos con la siguiente fórmula:

BeakerRecipiente de vidrio transparente con forma cilíndrica y boca ancha, sirve para medir volumen de líquidos y también para calentar y mezclar sustancias.

Un vaso de precipitado tiene forma cilíndrica y posee un fondo plano, se encuentran en varias capacidades.

Se encuentran graduados. Pero no calibrados, esto provoca que la graduación sea inexacta

Son de vidrio y de plástico. (Posee un vidrio mucho más resistente denominado pyrex)

Posee componentes de Teflón y otros materiales resistentes a la corrosión

Usos

Su objetivo principal es contener líquidos o sustancias químicas diversas de distinto tipo.

Como su nombre lo dice permite obtener precipitados a partir de la reacción de otras sustancias.

Normalmente es utilizado para trasportar líquidos a otros recipientes.

También se puede utilizar para calentar, disolver, o preparar reacciones químicas.

3. Desarrollo experimental

Se procede a utilizar los elementos de esta experiencia para así determinar la variación de la densidad del agua de acuerdo con el cambio de temperatura. Como primera medida se toma una cantidad de hielo y se coloca en el beaker, vertiendo luego agua de modo que quede más hielo que agua, se agita y se echa a la probeta, solo agua, teniendo en cuenta que la temperatura este a 10°C o se acerque. Luego se coloca la probeta en la balanza con el fin de medir el volumen que se muestra como cm3, se halla la masa y se hace la división para hallar la densidad como demuestra en la Imagen 1

Imagen 1Posteriormente se agrega un poco de agua para que el agua alcance una temperatura aproximada de 20°C y se hace el mismo procedimiento antes mencionado: se mide el Volumen, la masa y la temperatura para luego obtener la densidad. Y se realiza este procedimiento 8 veces para tener unos datos con los cuales se tenga un idea de cómo funciona esta experiencia de determinar la variación de la densidad del agua con la temperatura

4. Datos obtenidos del laboratorio.

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Tabla 1. Datos obtenidos de la experienciaTemperatura(ºC)

Masa(g) Volumen(cm3)

8 170 172

18 134.8 134

31 113 115

44 99 104

53 94,5 101

67 91.1 98

75 90.3 98

84 89.1 98

Se obtienen las densidades para cada temperatura de esta manera:

ρ= 170g

172cm3=0.98888 g/cm3

ρ= 134.8g

134 cm3=1.005 g/ cm3

ρ= 113 g

115 cm3=0.9826g /cm3

ρ= 99 g

104 cm3=0.9519g /cm3

ρ= 94.5g

101cm3=0.9356 g/cm3

ρ= 91.1g

98 cm3=0.9285 g /cm3

ρ= 90.3g

98 cm3=0.9183 g /cm3

ρ= 89.1g

98 cm3=0.9081 g/cm3

Tabla 2. Datos calculados a partir de los datos obtenidos de la experiencia

Temperatura (ºC)

Masa(g)

Volumen(cm3)

Densidad (g/cm3)

8 170 172 0.988318 134.8 134 1.005931 91.1 115 0.982644 90.3 104 0.951953 89.1 101 0.935667 91.1 98 0.9285

75 90.3 98 0.918384 89.1 98 0.9081Ya teniendo la densidad del agua con sus respectivas temperaturas se establece la gráfica de la variación de la densidad con respecto a la variación de la temperatura:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900.840.860.88

0.90.920.940.960.98

11.02

Densidad vs Temperatura

Temperatura

Dens

idad

Anexo1

A partir de la gráfica se puede analizar que la densidad el agua inicialmente aumenta y al llegar aproximadamente a los 18ºC comienza a descender. Esto nos muestra el comportamiento del agua el cual nos dice que la densidad de esta aumenta al pasar del estado sólido a líquido, y luego se dilata al calentarse y por lo tanto disminuyen su densidad.

5. ConclusionesEn esta experiencia se logró registrar las variaciones de la densidad del agua frente a los cambios de temperatura .Se llegó a la conclusión de que el agua a diferencia de otros líquidos conforme aumenta la temperatura primero se aumenta la densidad y disminuye el volumen para luego al acercarse al punto de ebullición empieza a dilatarse, entonces de esta manera comienza a disminuir su densidad. Es difícil explicar por qué ocurre esto en el agua, lo que si podemos hacer es señalar algunas razones de porqué esto debe ocurrir. Si nos trasladamos al ártico, nos encontramos con un continente que se encuentra sobre el hielo, las temperaturas caen ampliamente bajo los -20 ºC, Si el aguase comportara como la mayoría de los elementos no existiría vida en el ártico ya que el agua se congelaría totalmente, lo que impediría vida en el mar, tampoco sobre la superficie habría vida

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porque los animales no tendrían de donde sacar agua ni alimento.

Bibliografía http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/

estadistica/otros/vapor/vapor.htm#Medida de la densidad del agua a diversas temperaturas.

http://www.fcen.uba.ar/ecyt/agua/ agua4.htm

www.ecured.cu/index.php/ Beaker concurso.cnice.mec.es/

cnice2005/93_iniciacion.../temperatura .htm

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Anexos|

Preguntas

¿Qué efectos produce la temperatura en la densidad del agua? ¿Cuál es la relación entre las magnitudes? Densidad-temperatura y volumen-temperatura.El principal efecto que produce la temperatura sobre la densidad del agua es que al llegar a0°C la densidad aumenta esto también se debe a que la estructura molecular del agua genera esta particular propiedad. La relación entre la densidad y la temperatura es inversamente proporcional, y la relación entre la temperatura y el volumen en directamente proporcional.

¿Si la densidad disminuye, que sucede con el volumen del agua al aumentar la temperatura? Explique.De acuerdo a la experiencia el volumen tiende a disminuir conforme aumenta la temperatura. El volumen del agua disminuyo de acuerdo a los intervalos de tiempo que se realizaron en la presente experiencia, se llego a la conclusión de que a mayor temperatura el volumen tiende a disminuir.

¿Cómo incide esta variación de la densidad del agua de 0°C a 4°C en el medioambiente?El punto normal de fusión del agua es de 0°c y el de ebullición es de 100°, el agua alcanza su densidad máxima a los 4°c, en el medio ambiente el agua después de alcanzar su densidad máxima empieza a disminuir como lo muestra la siguiente figura

Imagen 3

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