DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS Y SOLIDOS. INTEGRANTES (Apellidos, nombres) FIRMA SECCION NOTA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE INFORMATICA Y CIENCIAS APLICADAS ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MATEMATICA Y CIENCIAS CATEDRA DE FISICA ASIGNATURA FISICA II LABORATORIO No. 2 DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS Y SOLIDOS GL: Mesa No. Fecha: INTEGRANTES (Apellidos, nombres) FIRMA SECCION NOTA I. OBJETIVOS GENERALES Que el estudiante: 1. Aplique a casos prácticos los conceptos teóricos sobre algunas propiedades físicas de los fluidos explicados en clase. 2. Compare cualitativa y cuantitativamente diferentes formas de determinar la densidad, tanto de cuerpos sólidos como de líquidos. 3. Desarrolle habilidades y destrezas en el manejo de equipo. ESPECIFICOS. Que el estudiante: 1. Determine la densidad de líquidos y de cuerpos metálicos de forma regular e irregular haciendo uso de densímetros, la relación masa/volumen y de un tubo en U. 2. Estime la incertidumbre absoluta en diversos instrumentos de medición. 3. Calcule la incertidumbre relativa unitaria al efectuar mediciones de densidad. 4. Aplique sus conocimientos sobre la teoría de la medida y error a los cálculos realizados en el presente laboratorio. 5. Identifique y mencione las fuentes de error en las medidas efectuadas. 6. Utilizando los resultados obtenidos y tablas de densidad de sustancias y materiales, mencione el metal del que posiblemente esté fabricado el cuerpo. II. INVESTIGAR Y ESTUDIAR ANTES DE LA ACTIVIDAD Propiedades físicas de los fluidos diferentes formas de determinar la densidad, tanto de cuerpos sólidos como de líquidos. El manejo de equipo: balanza de triple brazo, vernier Uso del densímetro, la relación masa/volumen y de un tubo en U para determinar la densidad Estimar la incertidumbre absoluta en diversos instrumentos de medición La incertidumbre relativa unitaria al efectuar mediciones de densidad. Sobre la teoría de la medida y error a los cálculos real de sustancias y materiales utilizados en el presente laboratorio. Fuentes de error en las medidas efectuadas. Traer tablas de densidad de sustancias y materiales Practica No 2 Física II 1

2 III. MARCO TEÓRICO A partir de las diferencias físicas, la materia suele clasificarse en tres estados o fases: sólida, liquida y gaseosa. Un sólido tiene forma y volumen definidos; un líquido tiene un volumen definido, pero toma la forma del recipiente que lo contiene. Un gas toma la forma y ocupa el volumen del recipiente donde esta confinado. Los líquidos y los gases tienen algunas propiedades comunes, una de ellas es la capacidad de fluir. Los fluidos son importantes en la vida diaria: respiramos el fluido llamado aire, por nuestras venas circula un fluido vital: la sangre. El agua es otro fluido sin el cual no podemos vivir. En ingeniería, el estudio de los fluidos es esencial debido a su gran variedad de aplicaciones: barcos, aviones, máquinas hidráulicas y neumáticas, redes de distribución de agua potable, entre muchas otras. Para la mayoría de las aplicaciones, los líquidos se consideran incompresibles, o sea que su densidad permanece relativamente constante dentro de intervalos razonables de presión y temperatura. Sí la densidad de un material tiene el mismo valor en todos sus puntos, esta puede calcularse como el cociente de la masa del objeto y su volumen, razón que puede ser representada así: m V Donde: = Densidad m = Masa del cuerpo (sólido o líquido) V = Volumen del cuerpo Existen varias formas de medir la densidad de un cuerpo en forma líquida, por ejemplo usando un densímetro o usando un tubo en "U". Las unidades en que se expresa la densidad ( ) de un cuerpo, dependen del sistema de unidades seleccionado; en el SI las unidades usadas son kg/m 3 Para los líquidos utilizados en este laboratorio, se considerará lo siguiente: 1) no existen cambios de fase en los líquidos estudiados. 2) la densidad de los líquidos a utilizar es constante. En realidad, existirán pequeños cambios de densidad por modificaciones en la temperatura o la presión ambientes, que prácticamente no influyen en los resultados, debido a la precisión de los instrumentos utilizados. III. MATERIAL Y EQUIPO 1- BALANZA DE TRES BRAZOS 1- REGLA DE 100 cm 2- PROBETA DE 100 ml 3- PROBETAS DE 1000 ml (Con líquido muestra para el grupo de laboratorio) 1- TUBO EN "U" CON SU SOPORTE 1- CUERPO METALICO DE FORMA REGULAR (CILINDRO) 1- CUERPO METALICO DE FORMA IRREGULAR (ALAMBRE) 1- CALIBRADOR VERNIER - LIQUIDOS MUESTRA (ACEITE COMESTIBLE O ACEITE DIESEL) - PAPEL TOALLA Practica No 2 Física II 2

3 IV. PROCEDIMIENTO PARTE I: DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS LIQUIDO MUESTRA: A) USO DE LA RELACION MASA/VOLUMEN 1. Mida la masa de la probeta de 100 ml vacía. 2. Vierta 70 ml de líquido muestra en la probeta de 100 ml, etiquetada ya sea con aceite comestible ó aceite diesel, tome la lectura del volumen y estime la incertidumbre absoluta. 3. Determine la masa del líquido en la probeta con su incertidumbre absoluta. 4. Calcule con los datos obtenidos la densidad. 5. Repita el procedimiento, pero ahora utilizando agua, con la probeta etiquetada agua. 6. Traslade todos estos valores a la Tabla 1 7. Efectúe sus medidas y cálculos ordenadamente. Observación 1 2 Liquido Volumen ± Incertidumbre Absoluta (ml ) Tabla 1 Masa ± Incertidumbre Absoluta (g) Densidad (kg/m 3 ) B) USO DEL TUBO EN U Considere el sistema que se muestra en la figura Mida las alturas h 1 y h 2 que se muestran en la figura. Discuta con sus compañeros de mesa la manera más adecuada de cómo hacerlo. 2. Estime la incertidumbre absoluta de ambas mediciones. 3. Usando los conceptos vistos en el manejo de tubo en "U" abiertos en ambas ramas a la atmósfera, calcule la densidad del líquido muestra. 4. Traslade estos valores a la tabla que corresponde. (La altura h 1 puede ser de aceite comestible o diesel, según la mesa) a) Empleando el tubo en "U"; realice sus medidas y cálculos ordenadamente. (h 1 ± Δ h 1) = cm (h 2 ± Δ h 2) = cm ( ) = Kg/ m 3 Densidad del Líquido Muestra C) DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS TUBO EN U 1. SOLIDO DE FORMA GEOMETRICA REGULAR. a. Mida la masa de la muestra metálica (cilindro). b. Mida las dimensiones de la muestra metálica y calcule su volumen. c. Determine la densidad de la muestra. Utilice la relación masa/volumen. d. Consulte una tabla de densidades y escriba el nombre del posible metal. e. Traslade estos valores a la tabla que corresponde. Usando la relación masa / volumen. Para la muestra sólida regular: Masa (g) ( m m) Longitud (mm) ( L L) Diámetro (mm) ( D D ) Volumen (m 3 ) Densidad (kg/m 3 ) Ecuación para el volumen: V= Identidad probable de la muestra sólida: Practica No 2 Física II 3

4 a) SOLIDO DE FORMA GEOMETRICA IRREGULAR. 1. Mida la masa del alambre. 2. Agregue unos 8 ml de agua en la probeta de 10 ml, tome la lectura. 3. Introduzca la muestra metálica (alambre) en la probeta, cuide de que no queden burbujas atrapadas. 4. Mida el volumen de agua desplazado. 5. Calcule la densidad de la muestra metálica. Utilice la relación masa/volumen. 6. Consulte una tabla de densidades y escriba el nombre del posible metal. 7. Traslade estos valores a la tabla que corresponde. Usando la relación masa / volumen Para el cuerpo Irregular. Masa (g) ( m m) V. de agua (ml) (V V ) V. agua + metal (ml) ( V1 V 1) Diferencia de volúmenes (ml) Densidad (kg/m 3 ) Identidad probable del cuerpo irregular: V. TABLA DE DENSIDADES DE ALGUNAS SUSTANCIAS COMUNES Material Densidad (kg/m 3 ) Material Densidad (kg/m 3 ) Agua(1 atm, 20 C) 998 Aluminio 2700 Aire (1 atm, 20 C) 1.20 Hierro, acero 7800 Hielo 917 Latón 8600 Etanol 810 Cobre 8900 Agua de mar 1030 Plomo Aceite de Oliva 918 Gasolina 680 VI. ANALISIS DE RESULTADOS 1. Con respecto al liquido muestra: a) Calcule la incertidumbre relativa unitaria (IRU) de la densidad, al usar la relación masa/volumen y al usar el tubo en U. Relación masa/volumen: IRU = Tubo en U : IRU = b) Compare los resultados de la parte anterior. Son iguales ó parecidos? Apóyese con datos obtenidos. Qué factores afectaron las medidas realizadas? c) Refiriéndonos a estos dos métodos para calcular la densidad de líquidos, Cuál será el de mejor calidad? Apóyese con la IRU calculada. d) Sí el líquido muestra fuera mercurio; y si se usara un tubo en U para determinar su densidad, Qué tipo de proporcionalidad se establecería entre sus densidades y sus alturas? (Consulte la densidad del mercurio y luego plantee y resuelva las ecuaciones) Cuántas veces sería la columna de agua (mayor o menor) que la columna de mercurio? Practica No 2 Física II 4

5 e) Cuál cree usted de los tres métodos de medir densidades de líquidos desconocidos, es la más confiable? Explique por qué. 2. Con respecto a las muestras sólidas: Conocidos dos métodos de obtener la densidad de cuerpos sólidos (2a y 2b): a) En cuál método considera se cometen más errores al realizar las mediciones? Explique apoyándose en datos experimentales. _ b) Con cual método calcularía la densidad promedio de la llave de su casa? Justifique su respuesta: 3. En base a sus observaciones y resultados obtenidos, elabore las conclusiones acerca de esta práctica. Tenga en cuenta los objetivos específicos. VII. EVALUACION DEL INFORME LABORATORIO No. 2 DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS Y SOLIDOS CONTENIDOS Datos de la mesa de trabajo (10%) PARTE I (50%) ANALISIS DE RESULTADOS (40%) ASPECTOS A EVALUAR 1. Integrantes.. 2. grupo de laboratorio 3. Sección 4. firma 5. Número de mesa 6. Fecha TABLAS: A) Uso de la relación masa-volumen B) Uso del Tubo en U C) Determinación de la densidad de sólidos 1. solido forma geométrico 2. solido forma irregular 1. a) b) c) d) e) 2. a) b) 3. TOTAL: PUNTAJE ASIGNADO PUNTAJE OBTENIDO Practica No 2 Física II 5