Laboratorio Propiedades Fisicas De La Materia

01/04/2015

2015

Elementos de Hidráulica

Laboratorio #1

Propiedades físicas de la materia


Objetivos

Objetivo generalAnalizar y determinar por medio de diferentes instrumentos la densidad de sólidos y líquidos en el laboratorio.

Objetivos específicos

Conocer el nombre del material y equipos empleados durante este laboratorio.

Saber manejar el material y los equipos empleados para la realización de las operaciones básicas de laboratorio aprendidas.

Saber realizar los cálculos necesarios en el laboratorio y saber expresar sus resultados en las unidades adecuadas.

Descubrir y valorar la importancia del trabajo bien realizado en el laboratorio como fuente de conocimiento.

Afrontar problemas y generar nuevas ideas que puedan solucionarlos. Saber escuchar y valorar los argumentos de otros compañeros.

Equipos y materiales

Universidad tecnológica de panamá Página 1

Materiales:

1. Granito (trozo)2. Estaño (trozo)3. Cilindro metálico4. Cilindro mortero5. Cubo de madera6. Cubo de mortero7. Cubo de teca8. Piedra roja9. Alcohol10.Agua

Equipos:

1. Balanza2. Termómetro3. Probetas4. Pie de rey (vernier)5. densímetro


IntroducciónEl laboratorio ha sido siempre una característica distintiva

de la enseñanza de las ciencias experimentales y, en particular, este laboratorio desempeña un papel importante

en la formación de científicos e ingenieros en todas las universidades.

El informe que a continuación presentamos contiene un resumen del desarrollo de la práctica que tiene como tema

la densidad de los sólidos.Para encontrar la densidad hicimos uso de la siguiente

expresión:Densidad = Masa/Volumen

La densidad de una sustancia homogénea es una propiedad física que la caracteriza y está definida como el cociente entre la masa y el volumen de la sustancia que se trate. Esta propiedad depende de la temperatura, por lo que al medir la densidad de una sustancia se debe considerar la temperatura a la cual se realiza la medición. En el caso de sustancias no homogéneas lo que obtenemos al dividir la

masa y el volumen es la densidad promedio.



1. Clasificación de la materia

La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masa. Toda la materia, al menos en principio, puede existir en tres estados: solidos, líquido y gas. Los objetos rígidos son sólidos con formas definidas. Los líquidos son menos rígidos que los sólidos y son fluidos. Son capaces de fluir y adoptan la forma del recipiente que lo contiene. Como los líquidos, los gases presenta fluidez, pero a diferencia de los líquidos, pueden expandirse indefinidamente.


Conceptos Básicos Diferencia entre Propiedades físicas y

químicas para caracterizar una sustancia necesitamos conocer sus propiedades físicas, que pueden ser observadas sin cambio en su identidad y las propiedades químicas, que solo pueden ser demostradas mediante cambios químicos.

Medición y unidades las cantidades medidas (por ejemplo, masa, volumen, densidad y temperatura) llevan asociada unidades. Las unidades utilizadas están basadas en el sistema


1.1 Propiedades físicas de la materia

Los tipos de materia (sustancias, objetos, compuestos, elementos, etc.) se caracterizan por sus propiedades y composición. El color, punto de fusión y punto de ebullición, son propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar sin que cambien la composición o identidad del elemento (materia) a observar. Por ejemplo, se puede determinar el punto de fusión del hielo al calentar un trozo de él y registrar su temperatura. El agua solo difiere al hielo en apariencia y no en composición, lo cual llamamos cambio físico.Todas las propiedades medibles de la materia pertenecen a una de dos categorías adicionales: propiedades extensivas y propiedades intensivas. El valor medido de una propiedad extensiva depende de la cantidad de materia considerada. La masa, que es la cantidad de materia en una cierta muestra, es una propiedad extensiva. Más materia significa más masa. Los valores de una misma propiedad extensiva se pueden simas. Masa, longitud y volumen son propiedades extensivas. Por ejemplo dos monedas de cobre tendrán la masa resultante de la suma de las



masas individuales de vasa moneda; y el volumen total ocupado por el agua contenida en dos cubos, es la suma de los volúmenes de agua contenido en cada cubo.El valor medido de una propiedad intensiva no depende de cuanta materia se considera. La temperatura es una propiedad intensiva. Supóngase que se tienen dos recipientes de agua de la misma temperatura; si se mezclan en un recipiente grande, la temperatura de esta mayor cantidad de agua será la misma que la del agua de los recipientes separados. A diferencia de la masa, la longitud y el volumen, la temperatura y otras propiedades intensivas, como el punto de fusión y ebullición y la densidad, no son aditivas.

Masa y peso

La masa es una medida de la cantidad de materia de un objeto. Es común que los términos “masa” y “peso” se utilicen de forma equivalente, sin embargo, en sentido estricto, son cantidades distintas. En términos científicos, peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. Una manzana que cae de un árbol es atraída por la gravedad de la tierra, la masa de la manzana s constante y no depende de su posición, como sucede con el peso. Por ejemplo la superficie de la luna, la amanzana pasaría solo una sexta parte de lo que pesa en la tierra, debido a la menor masa



de la luna. La menor gravedad de la luna permite que los astronautas salten sin dificultad.La masa de un objeto puede ser determinada fácilmente con una balanza y este proceso de medición de la masa se llama pesada. La unidad SI fundamental de masa es el kilogramo (Kg). 1 kg = 1000g = 1x10^3 g

Volumen

La unidad SI de longitud es el metro y la unidad de volumen derivada del SI en el metro cubico (m3). Sim embargo es común que se trabajen con volúmenes mucho menores, como el decímetro cubico (dm3) y el centímetro ubico (cm3).

Otra unidad común de volumen que no pertenece al SI es el litro (L). Que se define como le volumen ocupado por un decímetro cubico. El volumen de un litro es igual a 1000 mililitros (ml) o 1000 cm3 y un mililitro es igual a un centímetro cubico. 1ml=1cm3

Densidad

La densidad es la masa de un objeto dividido por su volumen: Densidad= masa / volumen d= m/v



Donde, d, m y v significan densidad, masa y volumen respectivamente. Como la densidad es una propiedad intensiva y no depende de la cantidad de masa presente, para un material dado la relación de masa a volumen es siempre la misma, en otras palabras, v aumenta conforme aumenta la masa. La unidad derivada del SI para la densidad es el kilogramo por metro cubico (kg/m3). Esta unidad es demasiado grande por lo que la unidad gramos por centímetro cubico (g/cm3) y su equivalente (g/ml), se usan con más frecuencia para expresar la densidades de sólidos y líquidos. La tabla 1.4 muestra las densidades de algunos sólidos y líquidos.

Escalas de temperaturaActualmente se usan tres escalas de temperatura. Sus unidades son °C (grados centígrados), °F (grados Fahrenheit) y K (grados kelvin). En la escala Fahrenheit que es la más usada en estados unidos, como se muestran en la tabla 1.2, el kelvin es la unidad fundamental del SI, es decir, es la escala de la temperatura absoluta. El término temperatura absoluta significa que el cero en la escala kelvin, llamado 0K, es la temp0erarura teórica más baja que se puede obtener. Por otro lado °0C y °0F se basan en el comportamiento de una sustancia elegida arbitrariamente el agua. La figura compara las 3 escalas de temperatura.



Procedimientos

I. Parte. Densidad de solidos se procederá a pesar en una balanza cada uno de los materiales de

estudios dado, para tomar su masa y ser apuntado en el recuadro de datos.

Para aquellos materiales como los cubos y cilindros se le tomara su volumen de forma geométrica, sus medidas serán tomadas con ayuda de un calibrador (vernier), la cual se anotara su resultado en el cuadro de datos junto a la masa.

Los sólidos irregulares como la piedra de estaño y granito, se le procederá a tomar su volumen con una técnica diferente llamado desplazamiento de agua.Tomando una probeta graduada se llenara con agua hasta un punto donde sea conveniente para medir, luego se introducirá el sólido irregular dentro de la probeta, se verá que el volumen de agua inicial a cambiado lo cual quiere decir que es el volumen del elemento, se restara el volumen final al inicial quedando el volumen del elemento. Se anotara en la tabla de datos.

Respectivamente después de tomar las medidas, masa y volumen de cada elemento, se calculara la densidad de cada una de ellas anotándola en el recuadro de datos.

II. Parte. Densidad de alcohol Se toma una probeta graduada limpia y libre de sustancia liquida,

en ella se llenara una cantidad de alcohol no muy excesiva a la capacidad de la probeta.

Se introduce el densímetro para tomar la densidad del alcohol. Apuntar resultados.

III. Parte. Temperatura y densidad del agua Tomar una cantidad de agua para introducir en un recipiente. Utilizar el termómetro y tomar su temperatura. A medida que cambie su temperatura, apuntar densidad (tabla

densidad del agua a temperaturas diferentes).



Cálculos y resultados

I. Parte. Densidad de solidos

Granito masa= 138.0g volumen= 50cm3

138.0 g( 1kg1000g )=0.138kg 50cm3(1 x10−6m3

1cm3 )=5 x10−5m3

Densidad: d=0.138 kg

5 X 10−5m3 =2760.0 kgm3

Estaño masa= 211.0 g volumen= 20cm3

21 1.0g ( 1kg1000 g )=0.211kg 20cm3( 1x 10−6m3

1cm3 )=2 x10−5m3

Densidad: d=0.211kg

2 X 10−5m3=10550.0 kgm3

Cilindro metálico masa= 671g r=3.1cm L= 7.9cm

V= (3.1cm )2(π )(7.9cm)=238.50 cm3( 1 x 10−6m3

1cm3 )=2.385 x10−4m3


2.385 X 10−4m3 =2813.42 kgm3

Cubo mortero masa= 276g a= 5.7cm

V= (5.7 cm )3=185.19 cm3( 1 x10−6m3

1cm3 )=1.852 x10−4m3


1.852 X 10−4m3 =1490.28 kgm3



Cubo madera masa= 61.0g a= 4.7cm

V= (4.7cm )3=103.82 cm3(1 x10−6m3

1cm3 )=1.038x 10−4m3


1.038 X 10− 4m3 =587.66 kgm3

Cubo teca masa= 120.2g a= 4.8cm

V= (4.8cm )3=110.59cm3( 1x 10−6m3

1cm3 )=1.1059 x10−4m3


1.1059 X 10−4m3 =1085.09 kgm3

Piedra roja masa= 46.9 g volumen= 20cm3

46.9 g( 1 kg1000 g )=0.0469 kg 20cm3( 1x 10−6m3

1cm3 )=2 x10−5m3


2 X 10−5m3=2345.0 kgm3

Cilindro metálico masa= 304.6g r=5.5cm L= 5.6cm

V= (5.5 cm)2(π )(5.6cm)=532.18 cm3( 1 x10−6m3

1cm3 )=5.32 x10−4m3


5.32 X 10−4m3 =572.55 kgm3



Tabla de resultado

elemento Masa g/kg Volumen cm3/m3 Densidad kg/m3

granito

138.0g /0.138 kg

50cm3 /5 x10−5m3 2760.0

Estaño

211.0 g /0.211kg

20cm3

2 x10−5m3/ 10550.0

Cilindro metálico

671.0 g /0.671 kg

238.50cm3

2.385 x10−4m3/ 2813.42



Cubo mortero

276.0 g /0.276 kg

185.19 cm3

1.852 x 10− 4m3/ 1490.28

Cubo de madera

61.0 g /0.061 kg

103.82 cm3

1.038 x10−4m3/ 587.66

Cubo de teca

120.2 g /0.1202 kg

110.59 cm3

1.1059 x10−4m3/ 1085.09

Piedra roja

46.9 g /0.0469 kg

20 cm3

2 x10−5m3/ 2345.0

Cilindro mortero

304.6 g /0.3046 kg

532.18cm3

5.32 x10− 4m3/ 572.55



II. Parte. Densidad de alcoholEn esta parte del laboratorio solo se tomó la densidad del alcohol con ayuda de un densímetro.

III. Parte. Temperatura y densidad del aguaTomado la cantidad de agua para introducir en un recipiente. Utilizar el termómetro y tomar su temperatura.A medida que cambie su temperatura, se muestra la tabla en densidad del agua a temperaturas diferentes.

Temperatura (°C)

Densidad ρ (kg/m3)

Temperatura (°C)

Densidad ρ (kg/m3)

Temperatura (°C)

Densidad ρ (kg/m3)

Temperatura (°C)

Densidad ρ (kg/m3)

0 1000 30 996 60 984 90 9655 1000 35 994 65 981 95 962

10 1000 40 992 70 978 100 958

15 1000 45 990 75 975

20 998 50 988 80 971

25 997 55 986 85 968


Densidad igual a 0.791 gcm3

791 kgm3

A temperatura de 25°C


Conclusiones

Se puede concluir que la densidad es una propiedad física que nos permite saber la ligereza o pesadez de una sustancia, la cual puede ser determinada por una relación de masa volumen.

Cada sólido o líquido posee una densidad diferente a los demás, ya que todo esto depende de su masa y su volumen, y estos son valores que varían de acuerdo al elemento

La correcta, responsable y eficiente manipulación de los elementos del laboratorio conlleva a una rápida y satisfactoria finalización del mismo, con buenos resultados, como este informe.

Recomendaciones Asegurarse de tener todos los instrumentos de laboratorio en

buen estado y organizados, para que no afecte en las mediciones.

Se debe tener cuidado cuando se manipulan los instrumentos, pues son muy delicados.

Asegurarse de revisar los resultados de los cálculos más de una vez, para evitar errores.



Anexos

Materiales utilizados

Equipo


Estaño

Cilindro de mortero

Cubo de mortero

Piedra roja

Cubo de madera

Cilindro metálico

Granito



Prueba del densímetro y termómetro en la experiencia

Toma de temperatura al agua con el termómetro.

Probetas utilizadas para medición de volumen a solidos irregulares



Prueba del densímetro con el alcohol en la probeta.

Anotación de datos

Técnica desplazamiento de agua para solidos irregulares en toma de su volumen.


Bibliografía La información fue obtenida en el laboratorio de clases. Imágenes tomadas en dicho laboratorio Resultados y cálculos obtenidos de experimentos en el

laboratorio. Densidad del agua líquida entre 0 °C y 100 °C

www.vaxasoftware.com .pdf características de la materia, colegio de la salle, Departamento

de ciencias, profesora maría angélica riedel p.pdf


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