Densidad relativa

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DENSIDAD RELATIVA DE UN LÍQUIDO 1. OBJETIVOS Medir experimentalmente la densidad relativa de líquidos como kerosene, leche y orina. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO: Los tres estados comunes o fases de la materia son sólido, líquido y gaseoso. Por lo regular distinguirnos estas tres fases de la siguiente manera: Un sólido conserva una forma y tamaño definidos; incluso si se aplica una fuerza grande a un sólido, éste no cambia su forma de inmediato ni su volumen. Un líquido no puede sufrir un esfuerzo cortante y no puede conservar una forma definida (toma la forma del recipiente que lo contiene) pero, al igual que un sólido, no es fácilmente compresible y su volumen puede cambiar de manera significativa sólo mediante una fuerza muy grande. Un gas no tiene forma ni volumen definidos (se expande hasta llenar el recipiente que lo contiene) Por ejemplo, cuando se bombea aire en el neumático de un automóvil, el aire no se va todo a la base del neumático como lo haría un líquido; por el contrario, llena todo el volumen del neumático. Como los líquidos y los gases no conservan una forma definida, ambos tienen la capacidad de fluir; por esto a menudo se les denomina colectivamente como fluidos. Densidad específica La densidad (ρ), de una sustancia se define como su masa por unidad de volumen: (1) donde, m es la masa de una cantidad de sustancia que tiene un volumen V. La densidad es una propiedad característica de una sustancia; los objetos hechos de una sustancia dada, por ejemplo hierro, pueden tener cualquier tamaño o masa, pero la densidad será la misma para todos. La unidad de densidad en el Sistema Internacional (S.I.) es kg/m3. En ocasiones las densidades se dan en g/cm3. Note que como 1 kg/m3 = 1000g/(100cm)3 = 10-3 g/cm3, una densidad dada en g/cm3 debe multiplicarse por 1000 para dar el resultado en kg/m3. Por ejemplo la densidad del aluminio es ρ = 2,70 g/cm3 que es equivalente a 2 700 kg/m3. Densidad Relativa La densidad relativa o gravedad específica ρr de una sustancia se define como la razón dé la densidad de esa sustancia entre la densidad del agua a 4 °C. (2) La densidad relativa (ρr) es un número sin dimensiones ni unidades. Como la densidad del agua es 1000 kg/m3, la densidad relativa de cualquier sustancia será precisamente igual, desde un punto de vista numérico, a su densidad especificada en g/cm3 o 103 veces su densidad especificada en kg/m3. Por ejemplo la densidad relativa del plomo es 1 1,3 y la del alcohol 0,79. Manómetro Es un tubo en forma de U abierto por sus dos ramas (figura 1) en el cual se deposita uno o dos líquidos que se mantienen en equilibrio a la presión atmosférica P0. Con este instrumento, generalmente se miden presiones (manométricas), pero también puede utilizarse como instrumento para medir densidades relativas de líquidos no miscibles: kerosene y agua para este experimento. De acuerdo con la figura 1, considerando el sistema en equilibrio, la presión absoluta en el fondo del manómetro es la misma para sus dos ramas. Esto es: Presión (rama izquierda) = Presión (rama derecha)

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Figura 1: Tubo en U conteniendo kerosene (Ke) y agua (H2O) Si ρH2O es la densidad del agua y ρk es la densidad del kerosene, se demuestra que: (3) y de acuerdo con la ecuación (2), la densidad relativa del kerosene es: (4) La fórmula anterior también la podemos expresar del siguiente modo: (5) 3. MATERIAL Y EQUIPO Un Manómetro Una regla milimetrada (±1 mm) Agua Aceito o Kerosene 4. PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES 4.1 Instale el equipo como se muestra en la figura 1 4.2 Verifique que el manómetro de tubo en U se encuentre limpio. 4.3 Deposite agua hasta la mitad de las ramas del manómetro 4.4 Agregue primero 2 cm aproximadamente de kerosene por una de las ramas del manómetro 4.5 Mida h1, h2 y h3. 4.6 Repita el paso anterior para otras cantidades similares de kerosene agregados al manómetro. 4.7 Anote sus medidas en la Tabla 1.
Tabla 1: Densidad relativa del kerosene
n
h1 (cm)
h2 (cm)
h3 (cm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

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5. DATOS A ANALIZAR Usando los datos de la tabla 1 y la ecuación (4), determina la densidad del líquido usado. Con la ecuación (5) realiza, en un papel milimetrado, la grafica de vs y usando el método de los mínimos cuadrados obtén también la densidad del líquido utilizado.