Densidad

Experimento nº 6: Densidad de Fluidos

Objetivo:
• Determinar la densidad de un líquido con densímetro.
• Determinar la densidad relativa del agua de un líquido mediante balanza digital y picnómetro.
• Determinar la densidad del aire mediante balanza y picnómetro.

Introducción teórica

Densidad relativa
Se llama densidad relativa de un medio respecto a otro medio a larazón entre densidades.
[pic]
Nótese que por ser un cuociente entre densidades, la densidad relativa no tiene dimensiones. Es un número que indica simplemente cuantas veces más denso es el fluido o el sólido en cuestión, que el fluido o cuerpo patrón.
Generalmente se toma como cuerpo patrón para líquidos y sólidos el agua destilada a 4ºC. En tal caso la densidad absoluta seidentifica con el valor de su densidad relativa al agua.

Densidad de un líquido
Para determinar la densidad de un líquido se puede utilizar:
a) Un densímetro: este es un instrumento que registra directamente la densidad de un líquido. Se basa en el hecho de que un cuerpo que flota tiene parte sumergida cuyo volumen está en relación inversa con la densidad del líquido. Esta es una consecuenciadirecta del llamado Principio de Arquímedes:
“Todo cuerpo sumergido en un fluido está sometido a una fuerza hacia arriba que equivale al peso del fluido desplazado por la parte sumergida.”
El valor de esa fuerza llamada empuje es: [pic], donde:

[pic]: Densidad del fluido
[pic] : Volumen de la parte sumergida del cuerpo

De lo anterior se desprende que un mismo densímetro sesumergirá más líquidos de baja densidad que en líquidos de alta densidad, por eso se construyen juegos de densímetros que cubren diversos rangos de densidades.
Como esos rangos son mas bien pequeños, los valores obtenidos resultan muy precisos y se lee directamente sobre el densímetro cuando éste flota en el liquido, es decir, cuando se cumple que:
Peso del densímetro = empuje debido a laparte sumergida
[pic]

b) Picnómetro: el picnómetro es un frasco de dimensiones reducidas y con tapa. Esa tapa tiene un pequeño orificio que permite que salga todo exceso de fluido de modo que el volumen contenido en el picnómetro es siempre el mismo.

c) Una balanza de Mohr

Determinación de la densidad relativa

Para determinar la densidad relativa de un líquido se procede de la siguientemanera:
Sea [pic] la masa del picnómetro en el aire.
Sea [pic] la masa del picnómetro lleno de agua destilada
Sea [pic] la masa del picnómetro lleno del líquido de densidad desconocida
Entonces:
[pic] Es la masa del líquido problema
[pic]: es el volumen de ese líquido
[pic] Es la masa del agua destilada
[pic]: es el volumen del agua
[pic] : es la densidad absoluta del líquido problema[pic] : es la densidad absoluta del agua destilada
Pero podemos hacer la hipótesis, que los volúmenes [pic] y [pic] son iguales al volumen interior del picnómetro.
Dividiendo miembro a miembro las últimas dos relaciones se obtiene:
[pic]
Luego tenemos:
[pic]

Densidad del aire
Es un proceso muy similar al que se emplea para determinar la densidad de cualquier otrasustancia; para determinar la densidad del aire vasta con medir su masa y su volumen conforme a la definición.
En este caso solo es necesario un picnómetro que permita conectarlo a una bomba de vacío y una balanza lo suficientemente precisa para poder medir la masa de aire encerrada en el picnómetro, pues el volumen se puede determinar indirectamente también con la balanza.

Materiales:

•Balanza digital
• Liquidos con densidad desconocida
• Picnómetro
• Agua destilada
• Termómetro
• Bomba de vacío

Densidad de un líquido mediante un densímetro

Procedimiento experimental
Sumerja un densímetro en uno de los líquidos que se encuentran disponibles. Vea si flota y lea lo que marca. Repita el proceso con otros densímetros y con otros líquidos....