MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS ING.LEONARDO CORONEL RODRIGUEZ FLORES OJEDA KARLA GABRIEL INGENIERÍA INDUSTRIAL 28-08-2016
LA PAZ- BOLIVIA
INDICE 1. INDICE. 2. RESUMEN. 3. OBJETIVO GENERAL. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 5. MARCO TEÓRICO. 6. MATERIAL Y REACTIVOS. 7. PROCEDIMIENTO. 8. DATOS Y OBSERVACIONES. 9. CÁLCULO Y RESULTADOS. 10. CONCLUSIONES. 11. BIBLIOGRAFÍA. 12. GRÁFICOS.
2. RESUMEN En el laboratorio del tema de “Medidas y propiedades físicas” pudimos poner en práctica el
conocimiento que teníamos teóricamente en los temas de densidades, temperatura y medidas de voltaje; experimentando las correctas y diversas maneras (refiriéndonos a los métodos de medición de densidades directa o indirectamente) de medida cada una de estas propiedades físicas y los materiales usados para el fin.
3. OBJETIVO GENERAL · Realizar mediciones de magnitudes comunes a propiedades físicas comp rendiendo cada una de ellas mediante la experimentación en laboratorio con el uso correcto de materiales para dicho fin.
4. OBJETIVOS ESPECIFICOS • Realizar medidas que se aproximen al valor verdadero mediante los instrumentos de
medición. • Determinar las densidades de cuerpos regulares e irregulares y de líquidos. • Determinar las temperaturas de congelación y ebullición del agua. • Determinar y experimentar las medidas de flujo volumétrico y de voltaje. • Realizar un análisis d e los datos experimentales que se dieron en el desarrollo del
experimento. • Realizar operaciones con las magnitudes derivadas sobre la base de los
datos
experimentales. • Aprender el manejo de los instrumentos de laboratorio involucrados en los experimentos.
5. MARCO TEORICO Las características de la materia que sirven para definirla y diferenciarla se las denomina propiedades. Entre las propiedades de la materia se pueden distinguir propiedades físicas y propiedades químicas. Las propiedades físicas constituyen aquellas propiedades de los cuerpos que pueden medirse o apreciarse sin producir ninguna alteración en la constitución de la materia, mientras que en las propiedades químicas implican una alteración en la constitución de la materia. Una propiedad física de los sólidos, líquidos y gases de mucha importancia y de gran utilidad en la química es la densidad. Para medir la densidad se debe medir la masa y el volumen del cuerpo, dos magnitudes que se pueden medir con diferentes instrumentos. Propiedades físicas de la materia: PROPIEDADES FISICAS: Son observados o medidas, sin requerir ningún conocimiento de la reactividad o comportamiento químico de la sustancia, sin alteración ninguna de su composición o naturaleza química. La masa, el volumen y la temperatura son comunes a toda la materia y no nos permiten identificar un tipo de materia en particular porque sus valores varían de acuerdo con la cantidad de materia que se analice, por lo cual decimos q son PROPIEDADES CON CARACTERISTICAS. MATERIA: Podemos definir MATERIA como: todo aquello q ocupa espacio y tiene masa. Una piedra, una silla, un libro… Son objetos materiales q observan nuestros sentidos
fácilmente. También es fácil identificar el agua del botellón o el aceite contenido en un envase. LA MASA: Es la cantidad de materia q tiene un cuerpo. Las balanzas son instrumentos que utilizamos para determinar comparativamente la masa de los cuerpos; el procedimiento de comparar masas de llama pasada. PROPIEDADES COMUNES A TODA LAS FORMAS DE MATERIA: MASA Cantidad de materia q tiene un cuerpo. VOLUMEN Espacio ocupado por la materia.
TEMPERATURA: Nivel térmico o intensidad del calor q posee la materia. VOLUMEN Es el espacio ocupado por un cuerpo y representa una propiedad común a todos los estados de la materia. LA TEMPERATURA Es el nivel de calor que tiene un cuerpo y lo determinamos mediante instrumentos especiales llamados termómetros. MASA Y VOLUMEN Las dos propiedades extensivas más importantes de todos los cuerpos materi ales son: la masa y el volumen. Ambas sirven para conocer de modo indirecto la cantidad de materia que contiene un cuerpo o sistema material. Todos los cuerpos materiales, sean sólidos, líquidos o gases, tienen masa y ocupan un volumen en el espacio. MASA Es una medida de la cantidad de materia que tiene un cuer po. No depende de las condiciones en que se encuentra un cuerpo (altura, temperatura, etc.). Se mide con las balanzas y se expresa en kilogramos (kg) VOLUMEN Es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio. Puede variar según las condiciones en que se encuentre ese cuerpo. Por ejemplo, los gases tienen volumen variable que se altera con la temperatura y la presión. Se mide con probetas, pipetas, vasos de precipitados, buretas y se expresa en litros y en metros cúbicos. Un litro equivale a un decímetro cúbico. DENSIDAD La densidad Absoluta, denominada también densidad de una sustancia, es la masa que tiene una sustancia por unidad de volumen. Por lo general, la densidad de los líquidos y sólidos se expresa en gramos por centímetro cúbico o en gramos por milímetro; mientras que la densidad de los gases se expresa en gramos por litro. En el sistema S.I. la unidad fundamental es el kilogramo por metro cúbico. La densidad de los cuerpos muestra una diferencia cuantitativa entre los distintos estados de agregación de la materia, los gases tienen densidades muy bajas ya que en sus moléculas se encuentran muy separadas entre si, es decir, que ocupan un volumen muy grande. Los líquidos por el contrario tienen densidades mucho mayores, debido a que en ellos las partículas que los conforman están más cerca unas a otras, por lo tanto ocupan un menor volumen que el ocupado por la misma masa de gas. En los sólidos las partículas se encuentran en un estado
más compacto y por lo tanto ocupará un volumen mucho menor y su densidad será mucho mayor. Una excepción a esta regla la ofrece el agua, en ella las moléculas se mantienen separadas por medio de puentes de hidrógeno, lo cual produce una estructura más abierta y un mayor volumen, dando como resultado que el hielo tiene menor densidad que el agua en estado líquido. Al analizar la densidad de cualquier cuerpo se debe tomar en cuenta su temperatura, ya que al aumentar la temperatura de un cuerpo este se dilata, aumentando por consiguiente su volumen, mientras que la masa permanece constante. Si el volumen varía en forma directamente proporcional con la temperatura; la densidad varia en una relación inversamente proporcional con la temperatura, de un modo general, para la mayor parte de las sustancias es posible afirmar que a mayor temperatura, menor densidad. Por lo consiguiente, en toda determinación de la densidad se debe tomar en cuenta la temperatura. Uno de los casos en las densidades ocurre con los sólidos granulares; en la cual se da la densidad aparente, la cual es una densidad aproximada debido al aire existente entre FLUJO VOLUMÉTRICO En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Sus unidades son las de volumen y tiempo. En el Sistema Internacional de Unidades es el m3/s VOLTAJE La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro. Se puede medir con un voltímetro. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de voltaje es el voltio (V ó volt.).
6. MATERIALES Y REACTIVOS.
Los materiales usados fueron:
Pipeta. Piseta. Probeta. Vernier. Cepillo para limpiar. Vaso precipitado de 250 ml. Vaso precipitado de 600 ml. Cubeta de hierro. Matraz aforado de 50 ml. Espátula. Cuerpo irregular. Corriente alterna. Esfera (cuerpo regular). Termómetro. Pinza. Soporte universal. Balanza eléctrica
Los reactivos utilizados fueron:
Sólido regular Diversas formas Aceite Común Sólido irregular Metálico Sólido granular Agua destilada Alcohol etílico Mezcla alcohol y agua Ácido sulfúrico Solución diluida
7. PROCEDIMIENTO Medidas de temperatura Temperatura ambiente Con un termómetro de mercurio suspendido de la pinza del soporte universal, se realizarán lecturas de la temperatura ambiental.
Temperatura de Ebullición En un vaso de Precipitados de 250 a 500 ml se vierte agua hasta un 60% de su capacidad. Teniendo en cuenta las recomendaciones del docente en cuanto a la manera correcta de calentar un líquido y al manejo del termómetro, se va controlando de manera periódica la temperatura del agua.
La temperatura de ebullición del agua correspondiente a la altura de La Paz, será la temperatura máxima invariable.
Temperatura de Fusión del Hielo En un vaso de precipitados de 250 ml colocar hielo granulado y agua hasta la mitad del vaso y esperar a que se establezca el equilibrio de fusión, medir la temperatura del hielo cuidando que el bulbo del termómetro quede cubierto por el hielo. La temperatur a de fusión será la mínima invariable. Volumen Se realizarán determinaciones de volumen de diferentes sustancias. Sólidos granulares Para la determinación del volumen, se utiliza una caja metálica, llenando la misma con el sólido regular y enrasando con la ayuda de una regla o espátula. El volumen del sólido será el resultante de la medida del volumen del recipiente. Sólidos Regulares El volumen de sólidos de forma geométrica regular se determinará por la media de sus dimensiones características.
Sólidos Irregulares El volumen de sólidos de forma irregular se determina por el desplazamiento de un líquido en un recipiente graduado. Utilizaremos una probeta graduada conteniendo agua hasta cierto nivel, luego se sumergirá el sólido, la diferencia de niveles será el volumen del sólido Líquidos El volumen de líquidos se determinará con ayuda de instrumentos volumétricos. El objetivo del experimento es que el alumno practique el uso de la probeta, y matraz aforado. En el caso del matraz aforado se deberá pesar también su contenido. Masa Se realizarán determinaciones de masa de las mismas sustancias utilizadas en el anterior inciso (sólidas y líquidas), con y sin recipiente que las contenga. Utilizando la balanza eléctrica.
Flujo volumétrico La determinación del flujo volumétrico de los grifos de laboratorio se realiza con ayuda de una probeta graduada y un cronómetro, ya sea anotando el tiempo necesario para un determinado volumen prefijado o para un tiempo fijado medir el volumen que se almacena en la probeta. Se recomienda tratar de tener un flujo constante del grifo. Realizar varias mediciones para sacar promedios. Voltaje El objetivo principal es aprender el manejo del téster o multímetro, que se usa para mediciones de variables eléctricas. El docente realizará la explicación del manejo de este instrumento y luego los estudiantes efectuarán mediciones de voltaje de las tomas de laboratorio con una secuencia de media hora.
Densidad de Sólidos de Geometría Regular Se determinará el volumen del sólido por su forma geométrica (esfera) se calcula su diámetro con el vernier, la masa se la obtiene por medio de la balanza eléctrica. Con estos datos se calculará su densidad promedio.
Densidad de Sólidos Amorfos Para determinar la densidad de sólidos amorfos se realiza por el método indirec to, es decir, se obtiene la masa del sólido por medio de la balanza, luego se vierte suficiente agua en una probeta graduada, se introduce el sólido en la probeta de tal manera que esté sumergido en el agua. Se registran los volúmenes inicial y final. Tener cuidado de que no existan burbujas de aire en el interior de la probeta, para que las lecturas de los meniscos sean correctas. Calcular la densidad promedio del sólido amorfo. También se puede determinar la densidad de un sólido amorfo utilizando el principio de Arquímedes. Medimos la masa del sólido en el aire utilizando la balanza eléctrica, luego se determina la masa del sólido sumergido en agua destilada utilizando la balanza de westphal. Densidad de Sólidos Granulares En un recipiente de volumen conocido, se coloca el sólido granular en rasándolo. Determinamos la masa del recipiente vacío y seco, y también cuando contiene al sólido granular, por diferencia se obtiene la masa del líquido, como el volumen es conocido se calcula su densidad.
La densidad de un líquido también se puede calcular utilizando un densímetro. Para lo cual se vierte un líquido en una probeta, se sumerge en este densímetro, teniendo cuidado que se encuentre al centro del recipiente, haciendo girar el densímetro se espera que se estabiliza y se lee en su escala la densidad. Densidad del ácido sulfúrico La densidad del ácido sulfúrico se puede determinar en forma indirecta utilizando un densímetro que nos permite medir los grados Baumé (n), y a partir de las relaciones empíricas establecidas calcular la densidad del ácido sulfúrico. Densidad del alcohol etílico La densidad del alcohol etílico se determina en forma indirecta utilizando un alcoholímetro, en el cual nos permite medir grados Gay Lussac, es decir, la composición centesimal en %V/V del alcohol, conociendo esta composición y la densidad del agua obtenida experimentalmente, se puede determinar la densidad del alcohol.
8. DATOS Y OBSERVACIONES. TERMÓMETRO DE MERCURIO Temperatura en ºC Temperatura ambiente
Alumno 1
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
19.5
19.8
19.7
19.67
Temperatura bulbo húmedo Temperatura de ebullición de agua Temperatura de fusión del hielo
18
17.9
17.8
19.9
86
85.5
86
85.83
0
0
0
0
MEDIDAS DE MASA Y VOLUMEN Masa del sólido regular(g) Diámetro(cm)
Alumno 1 15.32
Alumno 2 15.32
Alumno 3 15.32
Promedio 15.32
4.78
48.45
487
484.8
Alumno 1 49.61
Alumno 2 49.68
Alumno 3 49.6
Promedio 49.596
90
84
91
88.67
98
90
98
95.33
Alumno 1 5.70
Alumno 2 5.70
Alumno 3 5.70
Promedio 5.70
2.41 2.70 25.559 79.20
2.41 2.70 25.58 79.21
2.40 2.70 25.59 79.20
2.4067 2.70 25.58 79.20
SOLIDO IRREGULAR Masa sólido irregular(g) Volumen líquido inicial(cc) Volumen líquido final(cc) SÓLIDO GRANULAR Longitud de la caja(cm) Altura(cm) Ancho(cm) Masa(g) Masa sólido Granular(g)
DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS METODO INDIRECTO Alumno 1
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
82
82
81.5
85.75
H2O 1
C2H5OH 0.79
Masa de matraz lleno de alcohol METODO DIRECTO Densidad
H2SO4 1.006
Aceite 0.917
DENSIDAD DE LA MEZCLA Masa del matraz vacío Masa del matraz con la mezcla Volumen del matraz
Alumno 1 41.99
Alumno 2 41.98
Alumno 3 41.99
Promedio 41.98
91.64
91.63
91.62
91.63
50
50
50
50
MEDIDAS DEL FLUJO VOLUMÉTRICO Volumen recibido(cc) Tiempo(s) Flujo Volumétrico(cc/s)
Alumno 1 100
Alumno 2 100
Alumno 3 100
Promedio 100
1.98 51.02
1.96 51.02
1.95 51.28
1.97 50.76
MEDIDAS DE VOLTAJE Voltaje Voltaje Voltaje
Hora 14.50 15.06 15.24
1ºMedicion 222 221 221
2º Medición 221 221 221
3ºMedicion 222 220 221
Promedio 221.6 220.6 221
CONCLUSIONES
Llevado al cabo los experimentos logramos realizar todas las medidas y cálculos requeridos, pudimos observar que la teoría iba de mano con la práctica, aprendimos las diversas maneras de medir con diferentes instrumentos (especialmente la densidad) utilizando estos de manera correcta
BIBLIOGRAFÍA
Alvarez, Alfredo – Valenzuela Julio – Yujra Federico. Prácticas de Química
General.
Babor, Joseph – Ibarz, José. Química General Moderna. Sava Editorial Marin 1977 Gray, Harry – Haight, Gilbert. Principios Básicos de Química. Editorial Reverté.
1969.
Montecinos Edgar – Montecinos José. Química General. Prácticas de Laboratorio. https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/las-propiedades-de-lamateria/densidad.html
Coronel, Leonardo. Como resolver problemas de Química General”.
