UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

PRACTICA Nº 1

DENSIDAD DE SOLIDOS

GRANJA PEREZ JIMMY RAFAEL

SEMESTRE: 3 PARALELO: 2

2010-2011

RESUMEN

En esta práctica se determino el método para obtener la densidad de ciertos sólidos escogidos al azar, lo cual se logro con ayuda de aparatos del picnómetro, el cual se lo peso vacio, con agua y con el sólido, lo cual fue útil para a través de los pesos medidos determinar así su densidad experimental, lo que se obtuvo fueron datos de gran exactitud gracias a los aparatos utilizados que fueron de gran precisión. Se puede concluir que la práctica demostró la precisión tan exacta de los aparatos de medida utilizados además de un método adecuado de medición.

DESCRIPTORES: DENSIDAD/PICNOMETRO/PRINCIPIODEARQUIMEDES/EMPUJE/SÓLIDO/LIQUIDO

PRACTICA Nº1

DENSIDAD DE SÓLIDOS

1. OBJETIVOS

1.1. Determinar la densidad de un sólido a temperatura constante.

1.2. Determinar la exactitud de la densidad obtenida experimentalmente

2. TEORIA

2.1. Que es un sólido

Es uno de los cuatro estados de agregación de la materia que tiene una forma y volumen definidos, sus átomos tienen un orden espacial fijo, pero no lo suficiente para deformarlo o comprimirlo, ya que sus átomos aun en el sólido más rígido se mueven ligeramente. Además se lo puede clasificar como cristalino o amorfo.

2.2. Propiedades físico químicas de los sólidos

Entre las propiedades más importantes hay que mencionar la densidad, la estructura cristalina, la resiliencia que es la cantidad de energía que puede absorber un material, antes de que comience la deformación irreversible, esto es, la deformación plástica. La Adherencia, que depende de la unión entre las moléculas, el calor específico, la conductividad térmica, la porosidad.

2.3. Concepto de densidad

La Densidad es una propiedad física de la materia que se define como la proporción de la masa de un objeto a su volumen.

2.4. Principio de Arquímedes

Es la ley física que establece que cuando un objeto se sumerge total o parcialmente en un líquido, éste experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. La mayoría de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en agua, y explica por qué los objetos flotan y se hunden y por qué parecen ser más ligeros en este medio.

El concepto clave de este principio es el Empuje, que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el peso aparente del objeto cuando éste se encuentra en el agua. Se expresa por:

E = d0Vg

Siendo V el volumen, d0 la densidad del liquido y g la gravedad

2.5. Método del picnómetro para determinar densidad de sólidos

El método utilizado es a través de la comparación entre la masa del picnómetro lleno de agua destilada, de la que se conoce con gran precisión su densidad a la temperatura de la experiencia, y la masa del picnómetro lleno con un líquido problema se puede calcular la densidad de éste último.

Para un sólido, cuyo tamaño ha de ser adecuado a las dimensiones del picnómetro, pesando el picnómetro con el sólido y rellenando con agua destilada podemos obtener el volumen del sólido si además hemos calculado el volumen del picnómetro. Por otra parte, una vez obtenida la masa del sólido podemos calcular su densidad.

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Materiales y Equipos

1. Balanza Analítica A: 0.0001 g

2. Picnómetro

3. Agua Destilada

4. Sólido Poroso

5. Sólido no Poroso (Zinc)

6. Acido Actico (5%)

3.2. Procedimiento

1. Primero tomamos el peso del picnómetro vacio con la balanza

2. Tomamos el peso del picnómetro más el agua destilada

3. Pesamos el sólido poroso y el no poroso

4. Pesamos el picnómetro con el agua y con el sólido poroso

5. Pesamos el picnómetro con el agua y con el sólido no poroso

6. Por último pesamos el picnómetro con el agua y con el acido acético

4. FUNDAMENTO DEL MÉTODO

Se fundamenta en el empuje que se genera al sumergir el sólido o la solución en el picnómetro más con el agua ya que el volumen extra en el picnómetro es el del sólido sumergido y con la ecuación del empuje se puede calcular la densidad experimental del sólido.

5. DATOS

5.1. Datos Experimentales

Tabla 5.1-1.

Datos Experimentales Solución

Concentración, %P W1,(g) W2,(g) W3,(g) T,C5 11,9455 22,8264 22,8803 21

Tabla 5.1-2.

Datos Experimentales Sólido Poroso

W1,(g) W2,(g) W4,(g) W5,(g) T,C11,9455 22,8264 0,3963 23,3313 21

Tabla 5.1-3.

Datos Experimentales Sólido no Poroso

W1,(g) W2,(g) W4’,(g) W5’,(g) T,C11,9455 22,8264 0.5347 22,9897 21

5.2. DATOS ADICIONALES

5.2.1. Densidades Teóricas

Tabla 5.2.1-1.

Densidad(g/ml)

T(C)

Acido Acético (5%) 1.005521Sólido Poroso (bloque) 2,25

Sólido no poroso (zinc) 7,135Fuente: Manual del Ingeniero Químico, Perry

5.2.2. Densidad del agua a diferentes temperaturas:

Tabla 5.2.2-1

Datos Adicionales

, (Kg/m3) T, C999.964 5999.699 10999.099 15998.204 20997.992 21997.045 25995.647 30994.032 35992.215 40990.213 45988.037 50985.696 55983.200 60980.557 65977.771 70974.850 75971.799 80968.621 85965.321 90961.902 95958.365 100

Fuente: Manual del Ingeniero Químico, Perry

6. CÁLCULOS

6.1. Cálculo de la densidad de la solución

sln = W 3−W 1W 2−W 1

*H2O

sln = 22,8803−11,945522,8264−11,9455

∗¿0,997992

sln = 1.00296569 g/ml

6.2. Cálculo de la densidad del sólido poroso

sp = W 4

W 2−(W 5−W 4)∗¿ H2O

sp =0,3963

22,8264−(23,3313−0,3963)∗¿ 0,997992

sp = -3.64917127 g/ml

6.3. Cálculo de la densidad del sólido no poroso

snp = W 4 '

W 2−(W 5'−W 4 ')∗¿ H2O

snp = 0.5347

22,8264−(22,9897−0.5347)∗¿0,997992

sp = 1.43679678 g/ml

7. ERRORES

7.1. Errores Cualitativos

7.1.1. Errores Aleatorios

Los principales pudieron haber sido la temperatura que al momento de medir la densidad pudo variar con lo cual los datos no fueron tan precisos, a pesar de haber utilizado un termómetro.

7.1.2. Errores Sistemáticos

El principal pudo haber sido una pequeña falla en la calibración de la balanza, los cual pudo haber repercutido en los masas de los objetos obtenidos.

7.2. Errores Cuantitativos

7.2.1. Error de dependencia por el método del picnómetro

7.2.1.1. Para la Solución

sln = W 3−W 1W 2−W 1

*H2O

sln = sln ( W1,W2,W3, agua)

Sw1, W2, W3 = 1* 10-3

Sagua = 1*10-5

Sy = √( δρδW 1)2

SW 1

2+( δρδ ρagua )

2

Sρagua2+( δρδW 3

)2

SW 3

2+( δρδW 2)2

SW 1

2

Sy =

√( W 3−W 2

(W 2−W 1 )2∗ρagua)

2

SW 1

2+(W 3−W 1

W 2−W 1)2

Sρagua2+( 1W 2−W 1

∗ρagua)2

SW 3

2+(−W 3−W 1

(W 2−W 1 )2∗ρagua)

2

SW 1

2

Sy =

√ ( 22,8803−22.8264(22.8264−11.9455)2∗0,997992)

2

(1∗10−3 )2+( 22,8803−11,945522.8264−11,9455)2

(1∗10−5)2

+( 122,8264−11,9455

∗0,997992)2

(1∗10−3 )2+(−22.8803−11,9455(22,8264−11,9455 )2∗0,997992)

2

(1∗10−3 )2

.

Sy = 0.000130

7.2.1.2. Para el sólido no poroso

snp = W 4 '

W 2−(W 5'−W 4 ')∗¿ H2O

snp = snp ( W2,W4’,W5’, agua)

Sw2, W4’, W5’ = 1* 10-3

Sagua = 1*10-5

Sy = √( δρδW 2 )2

SW 2

2+( δρδ ρagua )

2

Sρagua2+( δρδW 4

' )2

SW 4'

2+( δρδW 5' )2

SW 5'

2

Sy =

√( −W 4'

(W 2+W 4' −W 5

' )2∗ρagua)

2

SW 2

2+( W 4'

W 2−(W 4'−W 5

' ))2

S ρagua2+( W 2−W 5

'

(W 2+W 4' −W 5

' )2∗ρagua)

2

SW 4'

2

+( W 4'

(W 5'−W 2−W 4

' )2∗ρagua)

2

SW 5'

2

Sy =

√ ( −0.5347(22.8264+0.5347−22,9897 )2

∗0,997992)2

(1∗10−3 )2+( 0.534722.8264−(0.5347−22,9897 ) )

2

(1∗10−5)2

+( 22.8264−22,9897(22,8264+0.5347−22,9897 )2

∗0,997992)2

(1∗10−3 )2+( 0.5347

(22,9897−22.8264−0.5347 )2∗0,997992)

2

(1∗10−3 )2

.

Sy = 0.005597

7.2.1.2. Para el sólido poroso

sp = W 4

W 2−(W 5−W 4)∗¿ H2O

sp = sp ( W2,W4,W5, agua)

Sw2, W4, W5 = 1* 10-3

Sagua = 1*10-5

Sy = √( δρδW 2)2

SW 2

2+( δρδ ρagua )

2

Sρagua2+( δρδW 4

)2

SW 4

2+( δρδW 5)2

SW 5

2

Sy =

√( −W 4

(W 2+W 4−W 5 )2∗ρagua)

2

SW 2

2+( W 4

W 2− (W 4−W 5 ) )2

Sρagua2+( W 2−W 5

(W 2+W 4−W 5 )2∗ρagua)

2

SW 4

2

+( W 4

(W 5−W 2−W 4 )2∗ρagua)

2

SW 5

2

Sy =

√ ( −0,3963(22.8264+0,3963−23,3313 )2

∗0,997992)2

(1∗10−3 )2+( 0,396322.8264−(0,3963−23,3313 ) )

2

(1∗10−5)2

+( 22.8264−23,3313(22,8264+0,3963−23,3313 )2

∗0,997992)2

(1∗10−3 )2+( 0,3963

(23,3313−22.8264−0,3963 )2∗0,997992)

2

(1∗10−3 )2

.

Sy = 0.063832

7.2.2. Error de Precisión

ep = S yρ×100

ep1 = S yρsln

×100 = 0.0001301.00296569

×100 = 0.1296156

ep1 = S yρsnp

×100 = 0.0055971.43679678

×100 = 0.38954709

ep1 = S yρsp

×100 = 0.0638323.64917127

×100 = 1.74921908

7.2.3. Error de Exactitud

%E = ρexperimental−ρteorico

ρteorico×100

%Esln =1.00296569−1.0055

1.0055х 100 = 0.25204475

8. RESULTADOS

Tabla 8-1.

Resultados de densidades

, (g/ml) Sy ep E (%)Solución A. Acético (5%) 1.00296569 0.000130 0.1296156 0.25204475

Sólido no PorosoSólido Poroso

9. DISCUSION

10. CONCLUSIONES

11. APLICACIONES

12. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

12.1 Citas Bibliográficas

12.2. Bibliografía

14. CUESTIONARIO

14.1. Que es calibración, métodos de calibración, ¿cómo se realiza la calibración de una balanza?

Es un conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida o un sistema de medida, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de esa magnitud realizados por patrones.

Los métodos de calibración se derivan de los métodos de medición, los principales métodos de calibración se listan a continuación:

- Comparación directa,

-Transferencia,

- Sustitución,

-Equilibrio,

-Escalamiento (subdivisión),

-Relación.

La calibración de una balanza re realiza mediante un ensayo de repetibilidad, con pesas patrones se toma distintas lecturas de la masa, se calcula la diferencia máxima de la lectura del instrumento y con la diferencia de lecturas, se calcula el error máximo tolerado.

14.2. Métodos que existen para medir la densidad

Existen diferentes métodos de acuerdo al material al que se va a medir la densidad: Para los líquidos: se utiliza un picnómetro (método manual), un instrumento que mide el peso y el volumen del líquido. Y también se utiliza un aparato llamado aerómetro (también selo puede encontrar como alcohómetro, sacarímetro). Para sólidos, existe la densidad relativa y absoluta para ambos se puede utilizar métodos manuales que ocupan una probeta calibrada.

14.3. Que es un sólido poroso, características

Un medio poroso es un material compuesto por dos fases: una matriz solida y en su interior un sistema de huecos (poros) que pueden o no estar interconectados entre sí. Estos últimos pueden tener geometrías, tamaños y tipologías variadas, dependiendo del origen de su formación.

14.4. Densidad Aparente

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.

14.5. Aplicaciones de sólidos porosos para la ingeniería

Los materiales porosos tienen gran impacto en aplicaciones tecnológicas que involucran transferencia de masa tales como adsorción, catálisis, inmovilización de sustancias, debido a sus características porosas inter- e intra partícula. se utilizan en muchas áreas de la ciencia y de la ingeniería aplicadas: mecánicos (acústica, geomechanics, mecánicos del suelo, Mecánica de suelos), ingeniería (ingeniería del petróleo, ingeniería de la construcción), geociencias (hidrogeología, geología del petróleo, geofísica), biología y biofísica, ciencia material, etc. Son muy útiles para las operaciones de secado en el proceso del movimiento capilar.

Los medios porosos también están presentes en diversos procesos industriales como: adsorbentes, soportes de catalizadores, tamices moleculares, membranas de filtración, aerogeles, espumas, etc.

14.6. Que es porosidad, volumen de poro, área específica

Es el porcentaje entre el volumen de huecos de un material y su volumen total del material incluyendo los poros; los poros permiten el paso de gases o líquidos a través del material.

Un volumen de poro es el volumen de agua necesaria para reemplazar en un determinado volumen de medios porosos.

El área específica de un sólido se define como el área intersticial de la superficie de los poros por unidad de masa y es uno de los principales parámetros para evaluar la capacidad adsortiva de los sólidos.

14.7. Ejemplos de materiales porosos

Hay diferentes materiales porosos entre los cuales podemos mencionar: Fibra de vidrio, lana mineral, corcho, Ladrillos huecos, Ladrillos comunes de cal, Revoque grueso, Maderas blandas, Pizarra, Mármoles, Granitos, Baldosas de cemento, etc.