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I. OBJETIVOS

Estudiar y calcular la gravedad especifica

• Determinar la densidad del etanol a diferentes temperaturas.

• Estudiar la dependencia de la densidad (ρ) en función de la temperatura

Determinar los coeficientes de dilatación del agua

II. RESUMEN EJECUTIVO

En este trabajo se tiene como objetivo el poder determinar experimentalmente la densidad de los líquidos, en nuestro caso calcularemos la densidad del metanol respecto al agua a 20°C y 40°C respectivamente.

Para llevar a cabo nuestra experiencia, haremos uso de un a picnómetro el cual debemos mantener completamente seco para evitar errores de cálculo y para ello haremos uso de un horno, en el picnómetro verteremos en una primera instancia el agua a 20°C y 40 °C y luego el líquido a tratar en nuestro caso metanol y mediante una diferencia de masas hallaremos una gravedad especifica la cual multiplicada con la densidad del agua a la temperatura que trabajamos nos dará la densidad de nuestro metanol a esa temperatura.

Concluimos que la densidad del metanol experimentalmente a 20°C es de 0,7903g/ml y que es de 0,7827 g/ml a 40°C respecto al agua, obteniendo un error del 0,139% y 1,26% respectivamente.

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III. MARCO TREORICO

3.1 Densidad

Una de las propiedades intensivas de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los gases es la medida del grado de compactación de un material: su densidad.

La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado o también la cantidad de masa por unidad de volumen.

3.1.1 Tipos de densidad

3.1.1.1 Absoluta

La densidad o densidad absoluta es la 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), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.

Siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

3.1.1.2 Relativa

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

Donde   es la densidad relativa,   es la densidad de la sustancia, y   es la densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los 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.

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III.1.2 Medición

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la

obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado

y posteriormente se calcula la densidad. 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, entre otros métodos. Los instrumentos más

comunes para medir la densidad son:

El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido.

El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos,

líquidos y gases (picnómetro de gas).

La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos.

La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la

medida precisa de la densidad de líquidos.

Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar

un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuyo

frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como

la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido5

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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1Determinación de la densidad de líquidos por el método del picnómetro

a) Lavamos el picnómetro , enjuagamos varias veces con agua de caño y al final con agua destilada y secamos en la estufa

b) Luego de haber humedecido con un papel filtro húmedo y secado con papel filtro seco externamente , pesamos el picnómetro vacío

c) Llenamos el picnómetro con agua destilada y lo sumergimos en un baño a una temperatura de 23ºc, teniendo cuidado de llenar completamente hasta el capilar , después de 5 minutos retiramos el picnómetro del baño, secamos exteriormente y pesamos .Obteniendo así datos de w2 a las temperaturas 23°C y 40°C indicadas

d) Retiramos el agua del picnómetro, secamos en la estufa y dejamos enfriar para pesarlo posteriormente

e) Repetimos el paso c) teniendo en cuenta que la temperatura este caso será de 40°C

f) Después de haber terminado con el agua procedemos a realizar los mismos pasos, pero esta vez con un liquido orgánico (metanol), obteniendo así datos W4 a las mismas temperaturas dadas.

V. CALCULOS

Aplicamos la siguiente formula:

¿T 0T 0=

W 4−W 3

W 2−W 1

Donde:

W4 : masa de la sustancia mas la masa del picnómetro

W3 y W1 : masa del picnómetro

W2: masa del picnómetro mas la masa del agua

La temperatura a 23ºcTabla 4.1

W 1 W 2 W 4

Agua 23.0793 48.0106 -metano - 42.88298

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l

Hallando la ¿ :

¿T 0T 0=42.8298−23.0793

48.0106−23.0793=0.792

Para hallar la densidad de la muestra (metanol) aplicamos la siguiente ecuación:

ρAT 0=¿T 0

T 0∗ρH 2OT 0

La densidad del agua en tablas a una temperatura de 23ºc es 0.99762 g/ml

ρAT 0=0.792∗0.99762=0.7903 g /ml

Hallando el porcentaje de error con respecto al metanol en tablas su densidad a 23ºC es 0,7886g/ml

E%=|ρexp− ρteorica|ρteorica

∗100

Ρexp=0.7903 g/ml

Ρteorica =0.7886g/ml

Hallando el porcentaje error

E%=|0.7903−0,7886|

0,7886 g∗100=0.2155%

La temperatura de 40ºcTabla 4.2

W 1 W 2 W 4

Agua 22.9491 47.7801 -metanol

- 42.2952

Hallando la ¿ :

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¿T 0T 0=42.2952−22.9491

47.7801−22.9491=0.7779

Para hallar la densidad de la muestra aplicamos la siguiente ecuación:

ρAT 0=¿T 0

T 0∗ρH 2OT 0

La densidad del agua en tablas a una temperatura de 40ºc es 0.99225 g/ml

ρAT 0=0.7779∗0.99225=0.7719g /ml

Hallando el porcentaje de error con respecto al metanol en tablas su densidad a 40ºC es 0,7728 g/ml

E%=|ρexp− ρteorica|ρteorica

∗100

Ρexp=0.7719 g/ml

Ρteorica =0.7728 g/ml

Hallando el porcentaje error

E%=|0.7719−0,7728|

0,7728∗100=0.1245%

Mediante interpolación hallaremos la densidad del metanol a 30ºc

T(cº) Ρ(g/ml)23 0.790330 x40 0.7719

La densidad a 30ºc es 0.7827 g/ml

Hallando el porcentaje de error, de acuerdo a tablas la densidad del metanol a 30ºC es 0,7821g/ml

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E%=|ρexp− ρteor ica|

ρteorica∗100

Ρexp=0.7827 g/ml

Ρteorica =0.7821 g/ml

Hallando el porcentaje error

E%=|0.7827−0.7821|

0.7821∗100=0.0767%

Hallando el coeficiente de dilatación cubica (β) utilizando la siguiente ecuación

ρT x= ρT 0

1−β (T 0−T X)

Donde:

ρT x y ρT 0: sonlas densidadesde agua

T 0 y T X :variacion de temperatura

TºC) Densidad del agua( ρ)23 0.99762 g/ml

30 0.99571 g/ml40 0.99225 g/ml

Tomado como temperaturas 23ºC, 30ºC y reemplazando en la ecuación anterior:

0.99571=0.997621−β(7)

β=−0.00027

Tomando como temperaturas a 30ºC y 40ºC

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β=1−0.995710.9922510

=−0.0003487

Tomando como temperaturas 23ºC y 40ºC:

β=1−0.997620.9922517

=−0.0007731

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VI. CONCLUSIONES

El valor de la densidad del metanol determinado experimentalmente a la temperatura de 23C0, utilizando el método del picnómetro es 0.7903 g/ml.

El valor de la densidad del metanol determinado experimentalmente a la temperatura de 40C0, utilizando el método del picnómetro es 0.7719 g/ml

El valor de la densidad del metanol a la temperatura de 30C0,

interpolando la densidad a 23C0 y 40C0 es 0.7827 g/ml

El porcentaje de error del metanol a la temperatura de 23C0, teniendo en cuenta que la densidad teórica del es 0.7821 g/ml, resulto ser 0.2155%

El porcentaje de error del metanol a la temperatura de 30C0, teniendo en cuenta que la densidad teórica del es 0.7886g/ml, resulto ser 0.0767%

El porcentaje de error del metanol a la temperatura de 40C0, teniendo en cuenta que la densidad teórica del es 0.7728 g/ml, resulto ser 0.1245%

VII. RECOMENDACIONES

Tener cuidado cuando se pesa el picnómetro puesto que debemos revisar que la balanza este calibrada para evitar errores en los cálculos.

En el momento de verter los líquidos en el picnómetro hacerlo con sumo cuidado para evitar errores en el volumen del líquido (hacer método de tisúes).

Al llevar a pesar el picnómetro secarlo bien para evitar errores en los pesos y hacerlo de inmediato pues la temperatura varía.

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VIII. ANEXOS

7.1 Hidrómetros

Un hidrómetro es un instrumento de medición. El prefijo hidro quiere decir agua, por lo que ya sabemos que este artilugio mide algo relacionado con el agua o con algún otro líquido. Exactamente, el hidrómetro sirve para conocer el nivel de densidad de un líquido en relación con el nivel de densidad del agua.

7.1.1 Lactómetro Fig. 7.1

Un lactómetro o galactómetro es un instrumento de medida simple que se emplea en la comprobación de la densidad de la leche; su escala se gradúa en cien partes. La densidad de la leche varía considerablemente con el contenido graso y de sólidos presentes en la emulsión y suele oscilar entre un peso específico de 1,028 a 1,034.La leche se vierte en el recipiente graduado de su interior y se deja reposar hasta que la nata se va depositando, la profundidad del depósito determina el grado de riqueza y de calidad de la leche.

7.1.2 Oleómetro

Instrumento que sirve para medir la densidad de los aceites. El oleómetro de Mr. Lefebvre tiene la forma de un aerómetro ordinario; pero el recipiente cilíndrico es muy grande y muy larga la barra. Ésta lleva una escala graduada en la cual están inscritas las densidades comprendidas entre 9’000 hasta 9’400, límites entre los cuales se encierran las densidades de los varios aceites comerciales; pero como hubiera sido imposible colocar los cuatro números en la escala, se han suprimido el primero y el último para no conservar más que los dos céntricos, lo cual no ofrece inconveniente alguno, una vez sabido. Así, los números desde 04 hasta 40, colocados en la

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escala, deber ser prendidos de un 9’ para manifestar la densidad y el peso del hectolitro.

7.1.3 Alcoholímetro Fig.7.3

El alcoholímetro es un tipo especial de instrumento usado para determinar el nivel de alcohol presente en un líquido o gas. Puede por tanto ser usado para medir el porcentaje de alcohol en una bebida alcohólica o para determinar la presencia de alcohol en la sangre o en un gas. Los alcoholímetros especializados utilizados por la policía tienen muy poco margen de error, pero los alcoholímetros comunes no son del todo fiables, ya que puede determinar altos niveles de alcohol por distintos tipos de sustancias como el THC (producido por el cannabis) o el tabaco.

7.1.4 Sacarímetro

Fig.7.4 Es un hidrómetro utilizado para determinar la cantidad de azúcar en una solución, inventado por Thomas Thomson. Se utiliza sobre todo por los elaboradores y fabricantes de cerveza, y también puede ser utilizado en la fabricación de sorbetes y helados. Sacarómetro La primera cervecería fue construida por Benjamin Martin y utilizado inicialmente para elaborar cerveza por James Baverstock Sr en 1770. Henry Thrale aprobó su uso y luego fue popularizado por John Richardson en 1784.Se compone de una gran lámpara de cristal ponderada con un tallo delgado ascendente desde la parte superior con marcas calibradas. El nivel de azúcar se puede determinar leyendo el valor en que la superficie del líquido cruza la escala.

IX. BIBLIOGRAFIA

ATKINS, P. W., Fisicoquímica, Addison – Wesley Iberoamericana, Tercera Edición, 1992 MARON Y PRUTTON, Fundamentos de Fisicoquímica, Limusa, Décima – quinta reimpresión, 1984.

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PONZ MUZZO, GASTON, Tratado de Química Física, A.F.A, Segunda Época. Primera Edición, 2000.