UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL Facultad De Ingeniería Geográfica, Ambiental Y Ecoturismo LABORATORIO 1 En este laboratorio encontraremos la densidad para los diferentes líquidos desconocidos teniendo en cuenta las ecuaciones aprendidas en clase. La densidad expresa la masa por unidad de volumen y La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y, por tanto, sin unidades. 16-7-2014
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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
Facultad De Ingeniería Geográfica, Ambiental Y Ecoturismo
LABORATORIO 1
En este laboratorio encontraremos la densidad para los diferentes líquidos desconocidos teniendo en cuenta las ecuaciones aprendidas en clase. La densidad expresa la masa por unidad de volumen y La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y, por tanto, sin unidades.
16-7-2014
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2012
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
CURSO:Mecánica de Fluidos
LABORATORIO 1:Determinación de la Densidad Relativa de un Líquido
PROFESOR:Ángel Rosales Rivera
ALUMNO:Armijos Altamirano, Arnaldo
CODIGO:2011236082
AULA:B3 – 3
2014
UNFV MECANICA DE FLUIDOS
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2012DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD RELATIVA DE UN LÍQUIDO
I. JUSIFICACION
En el Desarrollo del Laboratorio 1 se han aplicado el concepto de Densidad y también parte del Principio de Arquímedes.
La densidad expresa la masa por unidad de volumen y La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y, por tanto, sin unidades.
El principio de Arquímedes permite determinar también la densidad de un objeto cuya forma es tan irregular que su volumen no puede medirse directamente. Si el objeto se pesa primero en aire y luego en agua, la diferencia de peso será igual al peso del volumen de agua desplazado, y este volumen es igual al volumen del objeto, si éste está totalmente sumergido. Así puede determinarse fácilmente la densidad del objeto (masa dividida por volumen).
Si se requiere una precisión muy elevada, también hay que tener en cuenta el peso del aire desplazado para obtener el volumen y la densidad correctos.
Con el concepto de densidad descrito anteriormente y aplicados al primer laboratorio se han analizado la variación de la densidad relativa de un líquido lo cual nos servirá para nuestra vida profesional.
II. OBJETIVOS
II.1. OBJETIVOS DE COMPRENSION:
Aprender a obtener la densidad de una sustancia con los materiales de laboratorio.
Dar a conocer las diferencias entre Densidad Absoluta y Densidad relativa.
Explicar cómo se determina la densidad relativa.
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II.2. OBJETIVOS DE APLICACIÓN:
Hallar la densidad relativa del líquido desconocido
Determinar la variación de la altura del agua y del líquido desconocido.
III. MARCO TEORICO
La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o entiende real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se por densidad. Se calcula con la siguiente formula:
ρ=mV
Dónde:
: Densidad m: Masa V: Volumen
Por otro lado, también existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºC. Se calcula con la siguiente fórmula:
ρr=ρρ0
Dónde:
r : Densidad relativa : Densidad de la sustancia 0 : Densidad de referencia o absoluta.
A la hora de calcular una densidad, se da por hecho que es la densidad absoluta o real, la densidad relativa sólo se utiliza cuando se pide expresamente. La fórmula de la
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densidad, se puede aplicar para cualquier sustancia, no obstante ésta debe ser homogénea. Pues en sustancias heterogéneas la densidad va a ser distinta en diferentes partes.
En el caso de que se presente este problema lo que se debe hacer es sacar la densidad de las distintas partes y a partir de las cifras obtenidas extraer el promedio.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. Existe un instrumento llamado densímetro o hidrómetro que determina la densidad relativa de los líquidos. 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. Existen varios tipos de densímetros específicos para distintos líquidos.
En cuanto a las medidas de la densidad son variadas. La utilizada por el Sistema Internacional es kilogramo por metro. También se puede utilizar gramo por centímetro cúbico, gramo por galón, gramo por pie cúbico o libra por pie cúbico.
IV. MATERIALES REGLA GRADUADA:
Definición: Es un instrumento de medición con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud, por ejemplo centímetros o pulgadas; es un instrumento útil para trazar segmentos rectilíneos con la ayuda de un bolígrafo o lápiz, y puede ser rígido, semirrígido o flexible, construido de madera, metal, material plástico, etc.
Funcionamiento: La regla se coloca en el tubo en U y con esta se va midiendo las alturas tanto del agua como del líquido desconocido.
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Ilustración 1 Regla Graduada
AERÓMETRO:
Definición: Es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical.
Funcionamiento: Se introduce gradualmente en el líquido para que flote libre y verticalmente. A continuación se observa en la escala el punto en el que la superficie del líquido toca el cilindro del Aerómetro.
Ilustración 2 Aerómetro
PIPETA:
Definición: Instrumento de laboratorio que se utiliza para medir o transvasar pequeñas cantidades de líquido. La capacidad de una pipeta oscila entre menos de 1 ml y 100 ml. En ocasiones se utilizan en sustitución de las probetas, cuando se necesita medir volúmenes de líquidos con más precisión.
Funcionamiento: Es un tubo de vidrio abierto por ambos extremos y más ancho en su parte central. Su extremo inferior, terminado en punta, se introduce en el líquido; al succionar por su extremo superior, el líquido asciende por la pipeta.
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Ilustración 3 Pipeta
V. PROCEDIMIENTO
En este laboratorio 1 aplicamos la ecuación fundamental de la estática de fluidos
Ilustración 4
Se comparan dos líquidos inmiscibles, el agua, cuya densidad es conocida (1.0 g/cm3) y un líquido de densidad desconocida.
Dado que A y B están a la misma altura sus presiones deben ser iguales:
La presión en A es debida a la presión atmosférica más la debida a la altura h2 de la columna de fluido cuya densidad ρ2 queremos determinar.
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ρA=ρ0+ρ2 gh2
Ecuación 1
La presión en B es debida a la presión atmosférica más la debida a la altura h1 de la columna de agua cuya densidad conocemos.
ρB=ρ0+ ρ1gh1
Ecuación 2
Igualando las presiones en A y B, pA=pB, obtenemos
ρ1ρ2
=h2h1
Ecuación 3
Las densidades de los dos líquidos no miscibles están en relación inversa a las alturas de sus columnas sobre la superficie de separación en el tubo en forma de U.
VI. CALCULOS
EJERCICIO 1EN EL LABORATORIO:
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EN HOJA:
Aplicando la Ecuación Numero 3
1ρ2
= 812
ρ2=1.5 g /cm3
Por lo tanto el error es:
Error=1.5 g/cm3−1.52g /cm3
Error=−0.02 g/cm3
EJERCICIO 2EN EL LABORATORIO:
EN HOJA:
Aplicando la Ecuación Numero 3
1ρ2
=5.517
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ρ2=3.09 g /cm3
Por lo tanto el error es:
Error=3.09g /cm3−3.17 g/cm3
Error=−0.08 g/cm3
EJERCICIO 3EN EL LABORATORIO:
EN HOJA:
Aplicando la Ecuación Numero 3
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1ρ2
=13.59
ρ2=0.67g /cm3
Por lo tanto el error es:
Error=0.67 g/cm3−0.68g /cm3
Error=−0.01 g/cm3
VII. PORCENTAJE DE ERROR:
%ERROR=[ ρ2(CALCULO)−ρ2 (LABORATORIO)
ρ2 (CALCULO)]×100%
ECUACION 4
Calculando el porcentaje de error de los 3 ejercicios mediante la Ecuación 4
EJERCICIO 1
%ERROR=[ 1.5−1.521.5 ]×100%
%ERROR=1.3%
EJERCICIO 2
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%ERROR=[ 3.09−3.173.09 ]×100%
%ERROR=2.6%
EJERCICIO 3
%ERROR=[ 0.67−0.680.67 ]×100%
%ERROR=1.5%
VIII. CONCLUSIONES
Mediante la práctica de laboratorio 1, aprendimos a calcular la densidad del líquido desconocido teniendo en cuenta las alturas y la relación entre esta y la densidad del agua.
Comparando los resultados obtenidos del laboratorio 1 y los resultados hallados mediante cálculos matemáticos, se pudo observar un bajo margen de error.
Debido a los resultados de errores podemos concluir que los resultados fueron óptimos ya que este error es minino, además también aprendimos el concepto de densidad y pudimos poner en práctica en el laboratorio 1 lo aprendido teóricamente.
IX. RECOMENDACIONES
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Debemos tener en cuenta que nuestro liquido fijo para realizar este
experimento es el agua ( = 1.0 gr/cm3) y que nuestro resultado nos dará
gr/cm3 como unidades
Debemos tener mucho cuidado al momento de calcular las alturas ya que un cálculo mal hecho variara nuestro porcentaje de error y nuestros cálculos no cumplirán nuestras expectativas del laboratorio.
Que al momento de reemplazar los resultados en las ecuaciones tenemos que tener en cuenta en que unidades se encuentran.
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X. BIBLIOGRAFIA
Mecánica de fluidos I. - Wendor Chereque Moran – Lima. Perú 1987 (Pontificia Universidad Católica del Perú).
