Este documento presenta los objetivos, tema, aprendizajes esperados y preguntas generadoras de una práctica de laboratorio sobre densidad y concentración realizada por estudiantes de la escuela secundaria Rafael Ramírez Castañeda. Incluye también el marco teórico sobre densidad, concentración y principio de Arquímedes necesario para entender y analizar los conceptos abordados en la práctica.

1. Practica 1:
“Densidad y concentración”
Titular:
Alicia Lizbeth Calleros Hernández.
Equipo1
Año y sección:
3° “A”
Profesora:
Alba Salazar Hernández.
Fecha de realización y entrega:
Del 10/oct./2014 al 17/sep./2014
Escuela Secundaria General
“Rafael Ramírez Castañeda” T. M.
CCT. 10DES0035M
Cd. Lerdo, Dgo.

2. Objetivos:
Propósitos.- Que los alumnos:
1.- Aprendan el significado del concepto de densidad.
2.- Identifiquen cuál de las soluciones realizadas es más densa que la otra.
Tema 2.- Propiedades físicas y caracterización de las sustancias.
Subtema 2.2.- ¿Se pueden medir las propiedades de la materia?
Aprendizajes esperados:
 Valora la importancia de la medición de las propiedades intensivas y
extensivas ara caracterizar e identificar las sustancias.
 Aprecia la importancia de los instrumentos de medición en la amplificación
de nuestros sentidos.
 Identifica que al variar la concentración (porcentaje, masa, volumen) de una
sustancia, cambian sus propiedades.
 Valora el papel de los instrumentos de medición en la construcción del
conocimiento científico.
Hipótesis:

3. Preguntas generadoras:
1.- ¿tienen todas las sustancias la misma densidad?
No todo lo que nos rodea tiene una masa y un volumen distintos y por ende su
densidad no será la misma.
2.- ¿Por qué flotan los objetos en determinadas sustancias?
Porque tienen una menor densidad que la sustancia y esta empuja al objeto a la
superficie, pero si por el contrario la densidad del objeto es mayor que la sustancia
se hundirá
Si el objeto pesa mucho, su peso es superior a la fuerza de empuje y se hunde.
Algunos objetos flotan porque su peso es menor que el del agua, el empuje del agua
es más fuerte y flota.
Los barcos son grandes y pesados y sin embargo flotan. Esto ocurre porque también
contienen mucho aire, y el aire es muy ligero. Los icebergs flotan porque son más
ligeros que el agua del mar. La mayor parte de iceberg queda por debajo del agua,
sobre el agua solo se ve una pequeña parte.
Principio de Arquímedes
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al
peso de fluido desalojado.
Consta de dos partes:
1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del
fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y
dimensiones.

4. Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el
resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación
es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de
superficie.
Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas
debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante
la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de
fluido, denominado centro de empuje.
De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple
Empuje=peso=f·gV
El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido f por la
aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V.
Se sustituye la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y
dimensiones.
Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.
Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos
denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje.
Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de
masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje.
Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el
empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio
el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto.
En los casos más simples, supondremos que el sólido y
el fluido son homogéneos y por tanto, coinciden el
centro de masa del cuerpo con el centro de empuje
Marco teórico:
Densidad

5. Historia
En el año 250 a. C., el matemático griego Arquímedes recibió el encargo de
determinar si el orfebre del rey Hierón II de Siracusa desfalcaba el oro durante la
fabricación de una corona dedicada a los dioses, sustituyéndolo por otro metal
más barato (aleación). Arquímedes sabía que la corona, de forma irregular, podría
ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fácilmente
comparado con la masa. Pero el rey no estaba de acuerdo con estos métodos,
pues habrían supuesto la destrucción de la corona.
Desconcertado, Arquímedes se dio un relajante baño de inmersión, y observando
la subida del agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular
el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Según
cuentan, al hacer este descubrimiento salió corriendo desnudo por las calles
gritando: "¡Eureka! ¡Eureka!" (Εύρηκα! en griego, que significa: "Lo encontré") -el
término "Eureka" entró en el lenguaje común, y se utiliza hoy para indicar un
momento de iluminación-. La historia apareció por primera vez de forma escrita en
De Architectura de Marco Vitruvio, dos siglos después de que tuviese lugar. Sin
embargo, algunos estudiosos han dudado de la veracidad de este relato, diciendo
(entre otras cosas) que el método habría exigido medidas exactas que habrían
sido difíciles de hacer en ese momento.
La densidad, concepto que nació entre los científicos en tiempos en que las
unidades de medida eran distintas en cada país, de modo que asignaron a cada
materia un número, adimensional, que era la relación 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 fijó la unidad de masa, el
kilogramo, como un decímetro cúbico (un litro), de agua pura, la cifra empleada
hasta entonces, coincidió con la densidad absoluta (si se mide en kilogramos por
litro, unidad de volumen en el viejo Sistema Métrico Decimal, aunque aceptada por
el SI, y no en kilogramos
Densidad
En física y química (símbolo ρ), magnitud escalar referida a la
cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La
densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen
que ocupa.
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.

6. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede
medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas
o mediante el desplazamiento de un líquido.
Sus unidades son:
kg/m3; g/cm3 o g/mL; kg/L o kg/dm3
Instrumentos para medir la densidad:
densímetro: consiste en un cilindro y un bulbo (pesado para que flote) de vidrio
que en su interior contiene una escala de gramos por centímetro cúbico, se vierte
el líquido en la parte de la jarra alta y el hidrómetro baja hasta que flote libremente,
y en la escala se puede ver qué densidad presenta la sustancia en cuestión.
Picnómetro: consta de un envase generalmente en forma de huso achatado en su
base o cilíndrico de volumen calibrado construido por lo general con vidrio o acero
inoxidable y que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera
que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la
densidad de un fluido.
Balanza hidrostática: consta comúnmente de dos brazos, de los que cuelgan dos
platillos. De uno de ellos se cuelga el objeto del cual queremos determinar su
volumen y en el otro las pesas calibradas para determinar su masa. Una vez
determinada se sumerge al objeto en agua destilada y se calcula de nuevo la
masa del objeto; de esta deriva la balanza de Mohr.
Tipos de densidad
Densidad absoluta
Magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su
unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), también
es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.
Siendo rho, la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.
Densidad relativa
Relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en
consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

7. Donde es la densidad relativa, es la densidad de la sustancia, y es la
densidad de referencia o absoluta.
Para los líquidos y sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida
a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad
absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m³, es decir, 1 kg/dm³. Para los gases, la
densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura
de 0 °C.
Media y puntual
Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en
cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.
Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes
diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa
del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto,
posición o porción "infinitesimal" (infinitamente pequeña) del sistema:
Sin embargo debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios continuos
(MMC modelo unificado para sólidos deformables, sólidos rígidos y fluidos para
designar un modelo matemático) solo son válidas hasta escalas de , ya que
a escalas atómicas la densidad no está bien definida.
Aparente y real
magnitud aplicada en materiales de constitución heterogénea, y entre ellos, los
porosos (el suelo), los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire
u otra sustancia, de forma que la densidad total de un volumen del material es
menor que la densidad del material poroso si se compactase. En el caso de un
material mezclado con aire se tiene:
Condiciones Normales de Presión y Temperatura (CNPT)
Sustancia
Densidad media
(en kg/m3) y CNPT
Brillantina 981
Aceite 920

8. Sustancia
Densidad media
(en kg/m3) y CNPT
Acero 7850
Agua destilada a 4 °C 1000
Agua de mar 1027
Aire 1,2
Aerogel 1-2
Alcohol 780
Magnesio 1740
Aluminio 2700
Asfalto 2300
Carbono 2260
Caucho 950
Cobre 8960
Cuerpo humano 950
Diamante 3520
Gasolina 680
Helio 0,18
Hielo 917
Hierro 7874
Hormigón armado 2400-2500
Madera 600 - 900
Mercurio 13580
Oro 19300
Wolframio 19250
Uranio 19050
Tántalo 16650
Torio 11724
Estaño 7310
Piedra pómez 700
Plata 10490
Osmio 22610
Iridio 22560
Platino 21450
Plomo 11340
Poliuretano 40
Sangre 1060 - 1088
Tierra (planeta) 5515

9. Sustancia
Densidad media
(en kg/m3) y CNPT
Vidrio 2500
http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad
http://www.misrespuestas.com/que-es-la-densidad.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm
Concentración:
En química, la concentración de una disolución es la proporción o relación que hay
entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la
sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la
disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor
proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está la
disolución, y a mayor proporción más concentrada está.
El término también es usado para hacer referencia al proceso de concentración,
aumentar la proporción de soluto en el disolvente, inverso al de dilución.
Estos vasos, que contienen un tinte pardo rojizo, muestran cambios cualitativos en la
concentración. Las disoluciones a la izquierda están más diluidas, comparadas con las
soluciones más concentradas de la derecha.
Solubilidad.
Cantidad máxima de soluto que puede mantenerse disuelto en una disolución, y depende de
condiciones como la temperatura, presión, y otras sustancias disueltas o en suspensión
Diluida o concentrada.
En una mezcla, esos términos relacionan la cantidad de una sustancia con la intensidad
observable de los efectos o propiedades, como el color, sabor, olor, viscosidad,
conductividad eléctrica, etc, causados por esa sustancia.
Dependiendo de la proporción de soluto con respecto al disolvente, una disolución puede
estar diluida o concentrada:
Disolución diluida: Es aquella en donde la cantidad de soluto está en una pequeña
proporción en un volumen determinado.
Disolución concentrada: Es la que tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen
determinado. Las soluciones saturadas y sobresaturadas son altamente concentradas.

10. Insaturada, saturada y sobresaturada
La concentración de una disolución puede clasificarse, en términos de la solubilidad.
Dependiendo de si el soluto está disuelto en el disolvente en la máxima cantidad posible, o
menor, o mayor a esta cantidad, para una temperatura y presión dados:
Disolución insaturada: Es la disolución que tiene una menor cantidad de soluto que el
máximo que pudiera contener a una temperatura y presión determinadas.
Disolución saturada: Es la que tiene la máxima cantidad de soluto que puede contener a una
temperatura y presión determinadas. Una vez que la disolución está saturada ésta no
disuelve más soluto. En ellas existe un equilibrio entre el soluto y el disolvente.
Disolución sobresaturada: Es la que contiene un exceso de soluto a una temperatura y
presión determinadas (tiene más soluto que el máximo permitido en una disolución
saturada). Cuando se calienta una disolución saturada, se le puede disolver una mayor
cantidad de soluto. Si esta disolución se enfría lentamente, puede mantener disuelto este
soluto en exceso si no se le perturba. Sin embargo, la disolución sobresaturada es inestable,
y con cualquier perturbación, como por ejemplo, un movimiento brusco, o golpes suaves en
el recipiente que la contiene, el soluto en exceso inmediatamente se precipitará, quedando
entonces como una disolución saturada.
Porcentaje masa-masa (% m/m)[editar]
Se define como la masa de soluto (sustancia que se disuelve) por cada 100 unidades de
masa de la solución:
Por ejemplo, si se disuelven 10 g de azúcar en 40 g de agua, el porcentaje en masa será:
[10/(40+10)] x 100 = 20% o, para distinguirlo de otros porcentajes, 20% m/m (en
inglés, %w/w)
Porcentaje volumen-volumen (% V/V)[editar]
Expresa el volumen de soluto por cada cien unidades de volumen de la disolución. Se suele
usar para mezclas líquidas o gaseosas, en las que el volumen es un parámetro importante a
tener en cuenta. Es decir, el porcentaje que representa el soluto en el volumen total de la
disolución. Suele expresarse simplificadamente como «% v/v».
Por ejemplo, si se tiene una disolución del 20% en volumen (20% v/v) de alcohol en agua
quiere decir que hay 20 mL de alcohol por cada 100 mL de disolución.

11. La graduación alcohólica de las bebidas se expresa precisamente así: un vino de 12 grados
(12°) tiene un 12% (v/v) de alcohol.
Porcentaje en masa-volumen (% m/V)[editar]
Se pueden usar también las mismas unidades que para medir la densidad aunque no
conviene combinar ambos conceptos. La densidad de la mezcla es la masa de la disolución
dividida por el volumen de ésta, mientras que la concentración en dichas unidades es la
masa de soluto dividida por el volumen de la disolución por 100. Se suelen usar gramos por
mililitro (g/mL) y a veces se expresa como «% m/V».
Cálculos con porcentajes masa-masa y volumen-volumen[editar]
Para cálculos con los porcentajes masa-masa y volumen-volumen debemos manejar dos
conceptos:
1. La suma de la masa del soluto más la masa del disolvente es igual a la masa de la
disolución
Disolución = soluto + disolvente
2. Se usa la regla de tres para calcular diferentes proporciones.
http://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3n