MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS
PRACTICA No. 1
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS 1.1
OBJETIVO GENERAL ·
1.2
OBJETIVOS ESP SPE ECÍFI FIC COS · · · · ·
1.3
Realizar mediciones de magnitudes comunes a conceptos fundamentales
Realizar medidas que se aproximen al valor verdadero mediante los instrumentos de medición Utilizar métodos estadísticos Realizar un análisis de 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 FUNDAMENTO TEÓRICO
Las características características de la materia materia que sirven para definirla definirla y diferenciarl diferenciarlaa se las denomina denomina propiedades. 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 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 m ucha importancia y de gran utilidad en la química qu ímica es la densidad. 1.4 DENSID DENSIDAD AD ABSOL ABSOLUTA UTA Denominada también densidad de una sustancia es la masa que tiene una sustancia por unidad de volumen y se puede expresar como: m (1.1) ρ = V g kg t g kg lb , Por lo general, la Las unidades más comunes en las cuales se expresa la densidad son: ; 3; ; 3; 3; cm m l m pulg3 l densida densidad d de los líquido líquidoss y sólido sólidoss se expresa expresa en gramos gramos por centímetr centímetro o cúbico cúbico o en gramos gramos por milímetro milímetro;; mientras mientras que la densida densidad d de los gases se expres expresaa en gramos gramos por litro. litro. En el sistem sistemaa S.I. S.I. la unidad unidad fundamenta fundamentall es el kilogr kilogramo amo por metro metro cúbico. La densidad de los cuerpos cuerpos muestra una diferencia diferencia cuantitativa entre los distintos estados de agregación de l a materia, los gases tienen densidades muy bajas ya que en sus moléculas se encuentran muy separadas entre si, es decir, que ocupan ocupan un volumen muy grande. Los líquidos líquidos por el contrario contrario tienen densidades mucho mucho m ayores, ayores, debido debido a que en ellos ellos las partícu partículas las que los conform conforman an están mas cerca cerca unas unas a otras, otras, por lo tanto ocupan un menor menor volumen volumen que el ocupado ocupado por la misma misma masa masa de gas. En los sólidos sólidos las partícu partículas las se encuen encuentran tran en un estado mas compacto compacto y por lo tanto ocupará un volumen volumen mucho menor y su densidad será mucho mayor. Una excepción excepción a esta regla la ofrece el agua, en ella las moléculas se mantienen separadas separadas por medio de puentes de hidrógeno, hidrógeno, lo cual produce produce una estructura estructura mas abierta y un mayor volumen, volumen, dando como resultado resultado que el hielo tiene menor densidad que el agua en estado liquido. Al analiz analizar ar la densid densidad ad de cualqui cualquier er cuerpo se debe tomar en cuenta cuenta su temperatu temperatura, ra, ya que al aumentar aumentar la temp temper erat atur uraa de un cuer cuerpo po este este se dila dilata ta,, aumen aumentan tando do por consi consigui guien ente te su volu volume men, n, mient mientras ras que que la masa masa permanece constante. Si el volumen varia 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 la densidad. Por lo consiguiente, en toda determinación de la densidad se debe tomar en cuenta la temperatura. Uno de los casos en las densidades densidades ocurre ocurre con los sólidos sólidos granulares; en la cual se da la densidad aparente, la cual es una densidad aproximada debido al aire existente entre las partículas, por lo tanto es función del tamaño de las partículas y es necesario especificar esta variable. El método mas exacto para F1 determinar la densidad, es que en el cual se hace uso del principio de Arquímedes. 1.5 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES F4
F3 F2
W
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con un a fuerz fuerzaa vertical ascendente igual al peso del del volu volume men n de flui fluido do despl desplaz azad ado o por por dicho dicho cuerp cuerpo. o. Esta Esta fuer fuerza za reci recibe be el nombr nombree de empu empuje je hidrostático o de Arquímedes. 43
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS
Consideremos el siguiente sistema: 1.- La fuerza de empuje (E) es la resultante de todas las fuerzas que ejerce el líquido sobre el cuerpo. Las fuerzas horizontales F 3 y F 4 se anulan entre sí. En cambio las fuerzas verticales F 1 y F2 y el peso del cuerpo que actúan a lo largo del eje y. están en estado de equilibrio. La fuerza F 1 actúa sobre la base superior (1), debido a la masa del fluido (fuerza gravitacional) F1 y el peso del cuerpo están dirigidas hacia abajo, para que el sistema esté en estado de equilibrio debe existir una fuerza dirigida hacia arriba que designamos con F 2. Por la primera ley de Newton, se tiene:
å Fy = 0 F2 - F1 - w =
0
(1.2)
Por definición de presión: P =
F Þ A
F = P * A
(1.3)
Reemplazando en (1): P2 * A - P1 * A = w
(1.4)
F1
Por definición de presión hidrostática:
h1 h2
P1 = Patm + r gh1 y P2 = Patm + r gh2
Reemplazando en (2)
( Patm + r gh2 ) * A + ( Patm + r gh1 ) * A = w F2
W Patm A + r gh2 - Patm A - r gh1 A = w r gh2 A
r gA
- r gh1 A = w
( h2 - h1 )
=w
(1.5)
De la figura: h = h2 - h1 r gAh
=w
Por definición: V = h*A r gV
= w
(1.6)
Donde: , es la densidad del objeto, V es el volumen del objeto completamente o parcialmente sumergido y w es el peso del objeto. Por tanto la fuerza de empuje o fuerza de flotación se define: E = r gV
Y el principio de Arquímedes, es: E = w
Que se enuncia:
(1.7)
“Un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido es empujado hacia arriba por una fuerza igual en magnitud al peso del volumen del fluido que desaloja”.
Ejemplo 1.1.- Una esfera hueca tiene un radio de 5 cm y su masa es de 100 g. La bola tiene un orificio diminuto en su parte superior a través del cual puede introducirse un perdigón de plomo. ¿Cuántos gramos de plomo pueden introducirse en la bola antes de que se hunda en el agua? Solución.- Para que se hunda la esfera hueca, el agua debe cubrir hasta la superficie superior de la bola hueca, gráficamente se tiene: E
E
w
w
Por tanto según el principio de Arquímedes: E = w
44
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS
r H O 2
( mb
* g * Vbolahueca =
+ mPb ) * g
La masa de plomo es: mPb = r H2O * Vb - mb
El volumen de la esfera hueca es: Vb =
4 p r3 3
4 3
3
= * p * ( 5cm) =
524.00cm3
Y la masa del plomo: mPb = 1g / cm3 * 524.00cm3 - 100 g =
424.00 gPb
1.6 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN OBJETO Consideremos el siguiente sistema y el diagrama de cuerpo libre: T
E
w
Puesto que el sistema está en estado de equilibrio, se cumple la primera ley de Newton:
å Fy = 0 T + E - w =
0
(1.8)
La tensión T es la lectura de la balanza, es decir, el peso aparente (wa), ya que el objeto está sumergido en el fluido, de ahí que para un objeto sumergido parcial o totalmente por ejemplo en agua, el peso del objeto medido en aire y el peso medido en agua están relacionados por la siguiente expresión matemática: wo = wa + E
(1.9)
Siendo wo, el peso del cuerpo medido en el aire y w a peso del cuerpo medido en el agua y E el empuje, que por definición se tiene: mo g = ma g + r H2O * g * Vsumergido
Simplificando g: mo = ma + r H2O * V sumergido
Como el cuerpo está totalmente sumergido en agua, V sumergido = Vo V o =
mo r o
Reemplazando en la ecuación (3) mo = ma +
r H O 2
*
mo r o
Efectuando operaciones se demuestra que: ro
=
mo * r H2O mo - ma
(1.10)
Ejemplo 1.2.- Cierta pieza de metal pesa 5 g en el aire, 3 g en el agua y 3.24 g en el benceno, determinar: a) la densidad del metal y b) del benceno. Solución.- a) De acuerdo con la ecuación (1.10), ro
=
mo * r H2O mo - ma
Þ
r o
=
5g
( 5 - 3) g
45
* 1g / cm3 = 2.5g / cm3
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS b) Densidad del benceno rbenceno
r benceno
=
mo - ma * r o mo
=
( 5.0 - 3.24 ) g * 2.5g / cm3 5
=
0.88 g / cm3
En la determinación de la densidad de un sólido o liquido, la masa en el aire es tomada como la masa en el vacío, debido a que la masa del aire desplazado es despreciable comparada con la masa de un volumen igual de sólido o liquido de una manera indirecta. 1.7 DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL ÁCIDO SULFURICO En laboratorio se dispone de un densímetro para la determinación de la densidad del ácido sulfúrico, si bien no existe una relación matemática entre la concentración de una disolución y su densidad, existe una relación unívoca entre ambas magnitudes, esto es, a cada concentración corresponde una sola concentración. Para diversas sustancias se ha determinado esta relación, por lo cual, conocida la densidad de una disolución dada puede hallarse la concentración a que corresponde. Esta relación, aunque en forma algo distinta, se ha utilizado en la industria, al dar la concentración de las disoluciones de algunas sustancias en grados Baumé, según una escala establecida por el químico francés Antoine Baume. La escala Baumé equivale en realidad a una escala de densidades tomando como puntos fijos de aquella, el agua pura y una disolución al 10% de cloruro sódico. La relación entre los grados Bé y la densidad depende algo de la temperatura. A temperatura ambiente, en realidad a 15.55 ºC, se han establecido las siguientes relaciones: Líquidos más densos que el agua: n = 145 -
145
Þ
r
=
145 145 - n
Þ
r
=
140 130 + n
r
Líquidos menos densos que el agua: n=
140 130 r
Siendo n los grados Baumé y r la densidad relativa de la disolución respecto al agua a la misma temperatura. Se conocen y utilizan otras relaciones muy aproximadas a éstas. 1.8 DENSIDAD RELATIVA Es la relación existente entre la densidad absoluta de una sustancia a la densidad de otra sustancia conocida como de referencia. Densidad relativa conocida también como gravedad especifica o peso especifico relativo, matemáticamente es relacionada de la siguiente manera: ρrel
=
ρx ρref
Donde: rx = densidad de la sustancia rref = densidad de la sustancia
de referencia
La densidad relativa no tiene unidades por lo tanto es adimensional. Es de uso general considerar al agua como la sustancia de referencia para sólidos y líquidos, cuya densidad es igual a 1.00 g/cm 3, a la temperatura de 4 °C ; y el aire para gases siendo su densidad igual a 1.29 g/l, a 0 °C de temperatura y 1 atm de presión. Las sustancias de referencia o patrón para los estados sólido, líquido y gaseoso son: SUSTANCIA PATRÓN DENSIDAD PARA ESTADO 1.9
AGUA 1 g/ml a 4 ºC Sólido y líquido
AIRE 1.293 g/l a 1 atm y 0 ºC gaseoso
OXÍGENO 1.429 g/l a 1 atm y 0 ºC Gaseoso
HIDRÓGENO 0.0899 g/l a 1 atm y 0 ºC gaseoso
PROCEDIMIENTO
1.9.1 Medidas de Temperatura i)
Temperatura ambiente Con un termómetro de mercurio suspendido de la pinza del soporte universal, se realizarán lecturas de la temperatura ambiental. 46
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS ii)
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
iii)
Temperatura de Fusión del Hielo En un vaso de precipitados de 250 ml colocar hielo granulado hasta la mitad del vaso, medir la temperatura del hielo cuidando que el bulbo del termómetro quede cubierto por el hielo. La temperatura de fusión será la mínima invariable.
1.9.2
Volumen Se realizarán determinaciones de volumen de diferentes sustancias.
i)
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.
ii)
Sólidos Regulares El volumen de sólidos de forma geométrica regular se determinará por la media de sus dimensiones características.
iii)
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
iv)
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.
1.9.3
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.
1.9.4
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 a lmacena en la probeta. Se recomienda tratar de tener un flujo constante del grifo. Realizar varias mediciones para sacar promedios. .5 Densidad de Sólidos de Geometría Regular Se determinará el volumen del sólido por su forma geométrica, la masa se la obtiene por medio de la balanza eléctrica. Con estos datos se calculará su densidad promedio.
1.9.6
Densidad de Sólidos Amorfos Para determinar la densidad de sólidos amorfos se realiza por el método indirecto, 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. Para hallar la densidad del sólido por éste último método se utiliza la expresión (1.10).
1.9.7
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. 47
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS
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. 1.9.8
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.
1.9.9
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.
1.10 MATERIALES Y REACTIVOS 1.10.1 Materiales ITEM
MATERIAL
CARACTERÍSTICA
CANTIDAD
ITEM
MATERIAL
1 2
Termómetro de Hg Balanza
0 ºC a 100 ºC Eléctrica
1 1
9 10
3
Balanza de densidades Caja de sólidos granulares Probeta Probeta Pipeta Bureta
Westphal
1
11
Caja metálica
1
12
50 ml 100 ml 10 ml 50 ml
1 1 1 1
13 14 15 16
Matraz Aforado Vaso de precipitado Vaso de precipitado Soporte universal con pinza Cronómetro Regla milimétrica Densímetro Piseta
4 5 6 7 8
CARACTERÍSTICA CANTIDAD
50 ml 250 ml
1 1
1000 ml
1
Metálico
1
Digital Vernier
1 1 3 1
1.10.2 Reactivos ITEM 1 2 3 4 1.11
REACTIVO Sólido regural Sólido irregular Sólido granular Alcohol etílico
CARACTERÍSTICA
ITEM 5 6 7 8
REACTIVO Aceite Kerosenne Agua destilada
CARACTERÍSTICA
Ácido sulfúrico
INFORME
Los cuadros que se presentan a continuación deben ser llenados con los datos experimentales que obtenga y realizar los cálculos adicionalmente, para determinar lo que se les pide. 1.11.1 Medidas de Temperatura i) Termómetro de Mercurio Temperatura en ºC
Alumno 1
Alumno 2
Temperatura Ambiente Temperatura bulbo húmedo Temperatura de ebullición del agua Temperatura de fusión del hielo 1.11.2 Medidas de Masa y Volumen i)
Sólido Regular
48
Alumno 3
Promedio
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS Alumno 1
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
Masa del sólido regular [g] Longitud [cm] Ancho [ cm] Altura [cm] Diámetro [cm] ii
Sólido Irregular Alumno 1
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
Masa del sólido irregular [g] Volumen líquido inicial [ ml] Volumen líquido final [ ml] iii)
Sólido Granular Alumno 1 Longitud de la caja [cm] Altura de la caja [ cm] Ancho de la caja [cm] Masa de la caja [cm] Masa sólido granular [cm]
1.11.3 Densidad de los líquidos i)
Método Indirecto Alumno 1 Masa del matraz (1) vacío [g] Masa del matraz lleno con agua
[g]
Masa del matraz (2) vacío [g] Maza del matraz lleno con alcohol Volumen del Matraz
ii)
[g]
[ml]
Método Directo H2O Densidad del líquido
ii)
C2H5OH
H2SO4
Aceite
Kerosene
[g/ml]
Densidad Media de la Mezcla Alumno 1 Masa de la matraz vacío [g] Masa del matraz con la mezcla [g] Volumen del Matraz [ml] Densidad mezcla, por fórmula [g/cm 3] Densidad mezcla, densímetro [g/cm3]
49
Alumno 2
Alumno 3
Promedio
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS 1.11.4 Medidas de Flujo Volumétrico Alumno 1
Alumno 2
Alumno 3
1ra Medición
2da Medición
3ra Medición
Promedio
Volumen recibido [cm3] Tiempo [s] Flujo
Volumétrico [ml/s]
1.11.5 Medidas de Voltaje Hora
Promedio
Voltaje Voltaje Voltaje 1.12 TRATAMIENTO DE DATOS EXPERIMENTALES 1. Realice un diagrama T (ºC) vs tiempo en minutos y obtenga la temperatura de ebullición del agua. 2. ¿Hay alguna diferencia de la temperatura de ebullición respecto a la del nivel del mar?, explique. 3. ¿Y respecto a la temperatura de congelación? 4. Obtener las densidades relativas de las sustancias estudiadas en los puntos 1.11.2 y 1.11.3 y compare con los datos bibliográficos indicando la bibliografía consultada. 5. Con los datos del punto 1.11.4, determinar los flujos másicos en kg/m 3 y flujo en peso en N/m 3 1.13 CONCLUSIONES 1. ¿Se cumplieron los objetivos de la práctica? Responda cada uno de los objetivos específicos. 2. Mencione que se puede concluir sobre la relación entre las propiedades estudiadas y la estructura molecular de las mismas. 3. ¿cuál es el mejor método para determinar la densidad de los sólidos y líquidos? y ¿Por qué? 4. ¿Qué sugiere para obtener resultados más confiables y precisos? 5. ¿Existe variación en las medidas de voltaje? ¿Por qué? 6. ¿Cuáles son los materiales de vidrio para calentamiento de soluciones? 1.14
CUESTIONARIO
El siguiente cuestionario deberá ser resuelto en su totalidad por el alumno, para poder ingresar al examen previo. 1.1.- A una mezcla de dos líquidos, cuya densidad es 1.8 g/ml, se le agrega 600 g de agua y la densidad de la mezcla resultante es de 1.2 g/ml. ¿Cuál es la masa de la mezcla inicial? Rpta. 360 g 1.2.- Una fábrica de hierro de construcción produce barras cilíndricas de 3/4 pulgada de diámetro y 6 m de longitud, si se dispone de 100 toneladas métricas de hierro, ¿ cuántas barras se produce? (el peso específico relativo del hierro es 7.86) Rpta. 7439 1.3.- Cuando se mezclan masas iguales de dos sustancias líquidas, cuyas densidades relativas son: 2.4 y 3.2 respectivamente, se obtiene un volumen total de 350 ml. Calcular la masa de cada una de las sustancias utilizadas. Rpta. 480 g 1.4.- En una mezcla formada por 20 ml del líquido X( rrel = 4) y agua, la densidad de la mezcla es 3 g/ml, calcular el volumen del agua en la mezcla. Rpta. 6.67 cm3 1.5.- En un recipiente existen agua y un líquido A en la relación de volúmenes 3 a 2, siendo la densidad de la mezcla de 1.4 g/ml. Calcular la densidad del líquido A en g/ml Rpta. 2 g/cm3 1.6.- Si en una probeta graduada de 20 ml se echan 120 g de limaduras de bronce ( rrel = 8) ¿Qué volumen de agua se necesita para completar el llenado de la probeta hasta la marca de 10 ml? Rpta. 5 ml 50
MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS 1.7.- Se tiene una mezcla de vino y leche cuya densidad es 1.2 g/cc, donde el volumen de la leche es igual al volumen del vino. Si la densidad relativa del vino con respecto a la leche es 3/2. ¿Cuál es la densidad del vino? Rpta. 1.44 1.8.- En un proceso de estañado electrolítico se efectúa un recubrimiento de un espesor de 10 millonésimas de pulgada. a) ¿Cuántos metros cuadrados pueden recubrirse con 2 kg de estaño de densidad relativa 7.3? b) ¿Cuántas piezas de 10 pie 2 se podrán producir con 2 kg de estaño? Rpta. a) 1078.62 m2, b) 1162 1.9.- Si Ud. Dispone de 10 libras de bronce de densidad relativa 6.0. a) ¿Cuántas arandelas se producirá si estas tiene las siguientes características: espesor = 2 mm, diámetro interno 1 pulgada y el diámetro externo 1.5 pulgadas?, b) ¿cuántas piezas esféricas de 1 cm de radio se produce? Rpta. a) 595, b) 180 1.10.- Se prepara una solución de H2O y C2H5OH, cuya densidad relativa resulta 0.947 en una proporción volumétrica de 3:1 respectivamente, determinar la densidad del alcohol etílico. Rpta. 0.79 1.11.- Un termómetro está graduado en una escala arbitraria “ x” en la que la temperatura del hielo fundente corresponde a –10 ºx y la del vapor de agua a 140 ºx. Determinar el valor del cero absoluto en esta escala arbitraria. Rpta. –419.5 ºx 1.12.- La suma de las temperaturas del cuerpo A y el cuerpo B en la escala centígrada es 230 °C. Si la diferencia de temperaturas en la escala Fahrenheit de la temperatura del cuerpo A menos la temperatura del cuerpo B es 36 °F. Determine la temperatura del cuerpo A en grados centígrados. 1.13.- Un recipiente cilíndrico de vidrio contiene agua hasta su tercera parte. Si la masa de agua es de 0.734 libras, y el diámetro del cilindro es de 7 pulgadas. Hallar: a) la altura a la cual se halla el nivel del agua, b) la capacidad del recipiente en dm3 1.14.- Cuando 10.0 gramos de polvo de mármol (carbonato de calcio) se tratan con 50 ml de ácido clorhídrico (densidad 1.096 g/ml), el mármol se disuelve, dando una solución y liberando dióxido de carbono gaseoso. La solución pesa 60.4 g. ¿Cuántos litros de gas se liberan? La densidad del gas es 1.798 g/litro. Rpta.- 2.4 litros 1.15.- Una esfera de plástico flota en el agua con 50% de su volumen sumergido. Esta misma esfera flota en aceite con 40% de su volumen sumergido. Determine la densidad del aceite y de la esfera. 1.16.- Un sólido pesa 10 libras en el aire y 6 libras en un l íquido cuya densidad relativa es 0.80, ¿Cuál es la densidad relativa del sólido? Rpta.- 2.0 1.17.- Un cubo de madera que esta flotando en agua, soporta una masa de 200 g en reposo en el centro de su cara superior. Cuando se quita la masa, el cubo se eleva 2 cm. Determínese el volumen del cubo. Rpta.- 1 dm3 1.18.- Al realizar la medición de un cuerpo cilíndrico se obtienen los siguientes datos: 1 2 3 4 5 6 7
Masa (g) 3.25 3.21 3.20 3.25 3.26 3.25 3.24
Altura (pulg) 5.34 5.33 5.33 5.00 5.35 5.34 5.35
Radio (cm) 67.90 67.89 56.90 67.88 68.00 67.90 67.89
Determinar si el cuerpo se sumerge o no en agua (considere análisis estadístico para determinar la densidad del cuerpo. 1.19.- Disponemos de un aro metálico que tiene diámetro interno 10.09 mm y diámetro externo 12.51 mm, altura 4 cm y masa 2.76 g. ¿Puede señalar de que material está fabricado el aro metálico? 1.20.- Investigar el agua acidulada que se utiliza para baterías de automóviles. ¿Cómo mediría esta densidad sin utilizar densímetro? 1.21.- ¿Qué volumen tiene sumergido un cuerpo que flota? a) Todo su volumen d) depende sólo del peso del cuerpo
b) ningún volumen c) la mitad de su volumen e) depende del peso del cuerpo y de la densidad del líquido
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MEDIDAS Y PROPIEDADES FÍSICAS
1.22.- ¿Cuál es el peso del líquido desalojado por un cuerpo que flota? a) Un peso igual a su volumen b) igual al peso del cuerpo en el vacío c) menor que el peso del cuerpo d) un peso igual al peso aparente e) ninguno 1.23.- Cuando se alcanza el equilibrio, la masa de agua desalojada en gramos es igual a: a) la masa del cuerpo b) El volumen del cuerpo en cm 3 c) al peso del cuerpo d) al peso aparente
e) ninguno
1.24.- Completar el cuadro que se da a continuación. SUSTANCIA
DENSIDAD
TEMPERATURA DE FUSIÓN
TEMPERATURA DE EBULLICIÓN
Fe Pb C2H5OH Al Hg Cu Ag Au 1.25.- ¿Cómo definirías el peso aparente? a) el peso que tiene el cuerpo por su aspecto b) el peso del líquido desalojado c) el peso del cuerpo menos el empuje d) masa del cuerpo por la densidad del líquido e) ninguno 1.26.- De un cuerpo sumergido podemos decir que: a) Siempre está en equilibrio b) tiene menos volumen pero igual masa c) a mayor profundidad mayor empuje d) Su masa no varía e) ninguno 1.27.- Si un cuerpo que flota lo hundimos hasta tener sumergido un volumen doble del que tenía, podemos decir que: a) El empuje se duplica b) el equilibrio se mantiene c) la masa de agua desalojada es igual a la mitad de la masa del cuerpo d) el peso aparente es cero e) ninguno 1.28.- Un cuerpo de masa 20 kg flota sumergiendo 1/4 de su volumen ¿cuál es la relación entre las densidades del cuerpo y del líquido en el que flota? a) El líquido es cuatro veces menos denso que el cuerpo b) El cuerpo tienen una densidad cuatro veces menor que la del líquido c) Tienen igual densidad d) El cuerpo tiene una densidad 8 veces menor e) ninguno 1.29.- Una lancha de 300 kg de masa flota en el agua. Al subir a ella una persona de 70 kg de masa se hunde un poco más. ¿Cuántos litros desaloja? a) Depende del volumen de la persona b) (300-70) litros c) 70 litros d) 370 litros e) ninguno 1.30.- Un cubo de madera mide 20 cm de lado, se coloca en agua. ¿Cuánta madera quedará fuera del agua sabiendo que la densidad de la madera es de 0.80 g/cm 3? 1.31.- En la escala Reamur, ya en desuso el agua congela a 0 ºR y hierve a 80 ºR. Deducir una ecuación que relacione esta escala con la de Celcius Y calcule la temperatura de ebullición del mercurio en la escala Reamur si este hierve a 356. 1.15 § § § § § § § § § §
BIBLIOGRAFÍA Alvarez, Alfredo – Valenzuela Julio – Yujra Federico. Prácticas de Química General. Babor, Joseph – Ibarz, José. Química General Moderna. Sava Editorial Marin 1977 Docentes Facultad de Ingeniería. Química Curso Prefacultativo. 2004 Gray, Harry – Haight, Gilbert. Principios Básicos de Química. Editorial Reverté. 1969. Montecinos Edgar – Montecinos José. Química General. Prácticas de Laboratorio. Leonardo G. Coronel Rodríguez. Como resolver Problemas en Química General. Ed. 2010-07-24 http://www.ventusciencia.com/pdfs/10274.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Balanza_de_Mohr-Westphal http://html.rincondelvago.com/quimica_39.html http://jacintoarbol17.tripod.com/id5.html
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