UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA Laboratorio de Mecánica de Fluidos I

PRÁCTICA 1

DENSIDAD

Fecha de realización: 16/02/2016Fecha de entrega: 23/02/2016

Alumno: Legazpi Ascencio Alexis Grupo: 7Profesor: Sandoval Rodríguez Juan Antonio

Objetivo: RECORDAR LAS PROPIEDADES INTENSIVAS (DENSIDAD Y GRAVEDAD INTENSIVA). OBTENER LA DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA DE ALGUNAS SUSTANCIAS USADAS COMÚNMENTE.

Marco Teórico

Conceptos teóricos

Las propiedades intensivas o intrínsecas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un cuerpo, por lo que el valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas.

Las propiedades extensivas o extrínsecas son aquellas que sí dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un cuerpo, son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. 

Cuando hablamos de densidad estamos hablando de una propiedad intensiva ya que no depende de la masa y está representada por la letra griega φ (ro) se define como la cantidad de materia por unidad de volumen.

φ=m/v

La densidad del agua es de 1 gr/cm3. Esto en las siguientes condiciones:

Presión = 1 Atm.Temperatura = 4°C

La densidad del agua expresada en diferentes unidades:

Densidad Agua = 1 gr/cm3 = 1000 Kg/m3 = 133.53 onza/galón = 62.43 Lb/ft3 = 0.04 Lb/pulg3

La densidad del agua es muy usada como patrón de densidades y volúmenes de otras sustancias y/o compuestos. Una propiedad importante de la densidad del agua es que es muy estable, ya que esta varía muy poco a los cambios de presión y temperatura.

La gravedad especifica (o densidad relativa) generalmente representada por la letra griega δ o φr se define como la comparación de la densidad de la sustancia en estudio con la densidad del agua a P=1 atm y T=4 °C.

φr = φsustancia / φH2O

Nota: La densidad expresada en gr/ml = gr/cm3 es numéricamente igual a la densidad relativa.

Instrumentación

Picnómetro: Es un instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso específico de cualquier fluido ya sea líquido o sólido mediante gravimetría a una determinada temperatura

ρ=mlleno−mvacio

volumen

Aparato de Hare: Consiste en 2 o más recipientes abiertos a la atmosfera, pero conectados hidráulicamente entre si y a una bomba de vacío. Al accionar la bomba de vacío, los fluidos “suben” a la relación P1= P2 = P3, donde Pn= φn g hn.

φ1 g h1 = φ2 g h2 = φ3 g h3= φn g hn

Si conocemos la densidad de uno de los fluidos podemos conocer las demás.

Densímetro de contrapeso o hidrómetro: Consiste en un tubo de vidrio cerrado en ambos extremos con un contrapeso (de plomo o hierro) en uno de ellos y una escala en el interior

Grado BauméPara líquidos más pesados que el agua:

φH2O/ φsustancia = 145/(145 – Grado Baumé)

Para líquidos más pesados que el agua:

Grado Baumé = 140* (φH2O/ φsustancia)-130

Grado APICon base en la escala Baumé, el American Petroleum Institute (API) desarrolló una escala un poco diferente. Las fórmulas son:

API = 141.5 * (φH2O/ φsustancia) - 131.5

Desarrollo de la PrácticaExperimento I. Densímetro de contrapeso o hidrómetro

Obtener la densidad en la escala API y/o grados Baumé del agua potable en C.U y del aceite SAE 40, utilizando un densímetro de contrapeso.

1. Para este experimento se llenaron dos probetas, una de aceite SAE 40 y la otra de agua potable. En las probetas se introdujo un densímetro y una vez que llego al equilibrio se tomó nota de los grados Baumé y grados API.

Tabla de datos y datos obtenidos

Sustancia Grados Baumé Densidad relativaAgua 10 1

Aceite SAE 40 31 0.87

Cálculos

Grados Baumé=140 ( ρH 2 O

ρsustancia)−130

Despejando:

ρ sustancia=( ρH 2O∗140Grados Baumé+130 )

Para el agua.

ρH 2O=( 1000∗14010+130 )=1000 [ kg

m3 ]

Para el aceite SAE 40

ρSAE 40=( 1000∗14031+130 )=869.565 [ kg

m3 ]

TABLA DE DENSIDADES DEL AGUA DEPENDIENDO SU TEMPERATURA.

Errores relativos

∈ r=¿ Valor real−Valor obtenidovalor real

∨¿100

Para el agua.

∈ r=|998.49−1000998.49 |∗100=0.151%

Para el aceite SAE 40

∈ r=|899−869.565899 |∗100=3.274 %

Resultados

Sustancia Densidad [kg/m3]Agua 1000

Aceite SAE 40 869.565

Experimento II. Calculo de la densidad del agua con el picnómetro

Con ayuda del picnómetro obtener la densidad del agua potable de Ciudad Universitaria donde la presion atmosférica es de 585 mmHg y una temperatur de 19 °C y una humedad relativa de 48%.

El primer paso que se siguió, fue medir la masa del picnómetro vacío con la ayuda de una báscula.

PICNÓMETRO

1. Se llenó el recipiente al tope con agua colocando el tapón, y se prosiguió a pesar el recipiente con la báscula.

Tabla de datos y datos obtenidos

V picnometro=25 ml mvacío=19.15 gr mlleno=44.24 gr

Cálculos

ρH 2O=mlleno−mvacío

V picnometro=44.24−19.15

25 ml=24.09

25=1.0036 [ gr

ml ]=1003.6[ kgm3 ]

∈ r=|998.49−1003.6998.49 |∗100=0.512%

Resultados

ρH 2O=1003.6[ kgm3 ]

Experimento III. Aparato de Hare

Obtener la densidad de distintas sustancias usando el aparato de Hare.

1. Se conectó la bomba manual o pera la jeringa que interconectaba los tubos que estaban introducidos en la sustancia, e inmediatamente se acciono la bomba.

2. Se prosiguió a medir las alturas de cada sustancia con una regla.

APARATO DE HARE

Tabla de datos y datos obtenidos

Cálculos

ρanticongelante=ρH 2O∗( hH2O

hanticongelante)=1000∗( 0.103

0.1078 )=955.47

ρglicerina=ρH2 O∗( hH 2 O

hglicerina)=1000∗( 0.103

0.064 )=1537.71

ρdiesel=ρH 2 O∗( hH 2O

hdiesel)=1000∗( 0.103

0.118 )=1342.24

ρSAE30=ρH 2 O∗( hH 2O

hSAE 30)=1000∗( 0.103

0.1125 )=1228.89

ρSAE 40=ρH 2 O∗( hH2O

hSAE 40)=1000∗( 0.103

0.122 )=1037.51

ρSAE60=ρH 2 O∗( hH 2O

hSAE 50)=1000∗( 0.103

0.117 )=913.36

ρSAE70= ρH 2O∗( hH 2 O

hSAE 70)=1000∗( 0.103

0.1185 )=793.89

Resultados

Sustancia h [m]

Agua 0.103Anticongelante 0.1078

glicerina 0.064Diésel 0.118

Aceite SAE 30 0.1125Aceite SAE 40 0.122Aceite SAE 60 0.117Aceite SAE 70 0.1185

Sustancia h [m]ρ[

kgm3 ]

Agua 0.103 1000Anticongelante 0.1078 955.473098

glicerina 0.064 1537.71452Diésel 0.118 1342.24233

Aceite SAE 30 0.1125 1228.89743Aceite SAE 40 0.122 1037.51176Aceite SAE 60 0.117 913.365054Aceite SAE 70 0.1185 793.895363

Conclusiones

Gracias a esta práctica pudimos obtener la densidad del agua mediante dos métodos, una con un densímetro de contrapeso calibrado en escala baumé y con un picnómetro. De los resultados puedo decir que la densidad del agua oscila entre los 1000 y 1003.6 esto debido a que no estamos trabajando con agua pura, ya que el agua del grifo contiene sodio y otros elemento que desconocemos, es por eso que con el uso del picnómetro; que a mi parecer es un método muy preciso, no nos dio un valor de 1000 kg/m3 exactamente pero sin embargo nuestro resultado fue satisfactorio. Por otro lado aprendí lo que era el aparato de hare, que es un aparato con un mecanismo de funcionamiento sumamente sencillo que nos permite obtener las densidades de sustancias utilizados usualmente en la industria.

Bibliografía y/o Mesografía

http://www.fullquimica.com/2012/04/densidad-del-agua.html Yunus A. Cengel, “Mecánica de fluidos”, editorial Mc Graw Hill, Claudio Mataix, Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas.