Relaciones Entre Masa y Volumen

Experiencia N° 2 Relaciones Entre Masa Y volumen

Presentado A: Juan de Dios

Presentado Por: Cristian Saavedra, Gabriel Sandoval, Hernando Muños, Jesús Mizger Carlos Tapia, Luis Colmenares, Hugo Cerra

Informe de laboratorio

Universidad del Atlántico Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Química Barranquilla (Atlántico) Septiembre de 2011

RELACIONES ENTRE MASA Y VOLUMEN.

Para calcular matemáticamente la densidad de un objeto es necesario conocer la masa y el volumen que ocupa en un determinado espacio, el siguiente trabajo fue llevado a cabo, con la finalidad de conocer el uso y manejo de la balanza, además, trabajar con los instrumentos utilizados para hallar volumen; como son: probeta de 100mL, vasos de precipitado de 100 y 50ml. En lo concerniente a la balanza, la forma de equilibrarla, usarla y la manera en que se debe proceder al momento de utilizar las pesas. Del trabajo realizado con la probeta podemos decir que nos sirve para medir volúmenes de cuerpos tales como: rocas, esferas, y objetos sin una forma determinada, estas también pueden ser de distinta capacidad, como 50, 100 y 150ml. Los vasos de precipitado, tienen una función similar a la probeta, con la diferencia que en el se pueden introducir sólidos de un mayor tamaño, pero su principal función es calentar para preparar sustancias, se les encuentra de varias capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros.

Objetivos: 

Objetivo General: Conocer e identificar el manejo de la balanza, y familiarizarse con trabajos para hallar densidad obteniendo el volumen y la masa de un objeto.



Objetivos específicos:  Aprender a equilibrar la balanza y ubicar sus pesas de manera correcta.  Aprender a hallar masa y volumen de muestras.  Utilizar de manera correcta la probeta y el baso de precipitado.

Justificación: Al intervenir, en el uso de la balanza y la probeta, para hallar la masa y el volumen de las muestras, se amplia el conocimiento concerniente al desarrollo del procedimiento a seguir, siempre que se requieran estas propiedades, en cualquier investigación, o proceso de experimentación.

Para mejorar nuestro desempeño, en el área de experimentación en el laboratorio, y conocer el adecuado uso de los materiales que allí podemos encontrar, y en que momento nos pueden servir en dicha investigación.

Al centrarnos en el aspecto investigativo practico, sabemos de que manera podemos utilizar, cada uno de los materiales, a la hora de resolver y obtener información respecto a ciertos interrogantes que fueron los que conllevaron a la experimentación la cual, como es de esperar no solo resolverá estos, si no que nos ayudara a obtener destrezas a la hora de manejar ciertos instrumentos.

Método: El uso adecuado de la balanza nos garantizara el mejor resultado posible en la experimentación, a la hora de hallar masa, con respecto a la probeta todo depende de la capacidad que se tenga para utilizar de manera correcta.

Balanza 

Se verifica que la balanza este equilibrada. Y si no esta equilibrada encargarse de que quede lo mas equilibrada posible.



Se colocan las muestras sobre ella y luego se utilizan las pesas para hallar la masa.



Repetir este procedimiento tres veces para obtener el promedio de la masa.

Probeta 

Se toma una probeta de 100mL, se le agregan 50mL de agua destilada (V1)



Se verifica que la medida de agua sea exacta, y si no lo es se elimina o se le agrega la cantidad necesaria.



Se introduce la muestra y se apunta el volumen que marque la probeta (V2)



Luego se saca el residuo del volumen, restándole al volumen de la probeta con la muestra el volumen inicial, así obtenemos el volumen de la muestra (V3) este procedimiento se hace tres veces para hallar el volumen promedio.

Baso de Precipitado: 

Después de haber equilibrado la balanza se halla la masa del baso (M1)



Luego se le agrega la muestra al vaso y se halla la masa a este también (M2)



Se obtiene la diferencia de masas, y se obtiene la masa de la muestra (M3) este procedimiento se hace también tres veces para hallar el promedio de la masa.

Habiendo obtenido ya estos datos que se han apuntado posterior mente en una tabla de datos, y se aplica la formula para hallar Densidad: D= m/v. y se divide la masa promedio en el volumen promedio y se obtiene la densidad de la muestra.

Papel milimetrado: 

En el papel milimetrado se realizo un grafico con el promedio de de la masa en gramos sobre la ordenada y el promedio del volumen sobre la abscisa.



Se Calcula la pendiente de la curva, esta es una proporcionalidad constante o la densidad de la sustancia. Con la formula m= y2-y1/x2-x1



sugerir la identidad de la muestra dada.

Procedimiento: Primero antes de empezar a tomar nota de la masa de la canica y de la roca, equilibramos la balanza de tal modo que lo que marcara fuese lo mas preciso posible, luego de esto en un baso de precipitado sobre la balanza tomamos un valor inicial o M1 después se introdujo la canica dentro del baso y se apunto un segundo valor, M2 se realizo la diferencia de masas y se obtuvo la masa final M3, se realizo de esta manera ya que al ser esférica la cacica no resultaba fácil de pesar sin el baso, este procedimiento se repitió otras dos veces para obtener una masa promedio.

Para obtener el volumen, primero se tomo una probeta, de 100mL y se le agregaron 50ml de agua destilada la cual es el primer valor a considerar V 1 a continuación se introdujo la canica dentro de ella y se tomo el siguiente valor como: V2 se realizo la diferencia de volumen y se obtuvo el volumen de la canica V3, esto se realizo igualmente tres veces para obtener un volumen promedio.

Todos los datos obtenidos se apuntaron en una tabla de datos para luego determinar mediante esta información la densidad de la muestra Con la siguiente formula: D= m/v

TABLA DE DATOS MUESTRA 1

EXPERIENCIA: densidad de la canica

FECHA: 30 de Agosto 2011

ALUMNOS: Cristian Saavedra Sandoval Gabriel Muñoz Hernando Mizguer Jesús Tapia Carlos Colmenares Luis Cerra Hugo DATOS DE MASAS: DETERMINACIÓN Masa (g) MUESTRA 1

2

3

Promedio

Baso de precipitados

31g

30.5g

31.1g

30.89g

Baso + canica

36.7g

35.5g

36g

36.1g

Diferencia de masas

5.7g

5g

4.9g

5.5g

MEDIDA DE VOLUMENES: DETERMINACIÓN Volumen (ml) MUESTRA 1. 1

2

3

Promedio

Agua + muestra

52ml

52.5ml

52ml

52.1ml

Agua

50ml

50ml

50ml

50ml

Muestra

2ml

2.5ml

2ml

2.16ml

Del promedio determinado por los dos grupos, 3y4, la densidad fue la sig. m/v=4.9g/2.5mL= 1.96g/mL

Con la piedra china el procedimiento fue prácticamente igual, solo que para obtener la masa no hubo necesidad de utilizar el baso de precipitados, ya que esta se mantenía estable sobre el platillo de la balanza por si sola. TABLA DE DATOS MUESTRA 2

EXPERIENCIA: densidad de la piedra china FECHA: 30 de Agosto 2011 ALUMNOS: Cristian Saavedra Sandoval Gabriel Muñoz Hernando Mizguer Jesús Tapia Carlos Colmenares Luis Cerra Hugo DATOS DE MASAS: DETERMINACIÓN Masa (g) MUESTRA 1

1

2

3

Promedio

14.6g

14.1g

14.3g

14.3g

MEDIDA DE VOLUMENES: DETERMINACIÓN Volumen (ml) MUESTRA 1. 1

2

3

Promedio

Agua + muestra

55ml

54ml

55ml

54.6ml

Agua

50ml

50ml

50ml

50ml

Muestra

5ml

4.5ml

4.8ml

4.66ml

Del promedio determinado por los dos grupos se obtuvo que la densidad fue: m/v= 13.9g/5.13mL= 2.7g/mL

Grupo #1. Procedimiento H2O 1 equilibrar la balanza 2 pesamos la probeta de 100ml, vacía, y el resultado fue m 1= 131,5 g 3 luego pesamos la probeta con 50ml de H2O y obtuvimos m2= 180,5 g Diferencias de masas

m2 - m1 = m3 = 180,5 g - 131,5g = 48,5 g

D = m/v = 48,55g / 50mL = 0,971g/mL Etanol 1 se peso la probeta vacía m1 = 131,5g, luego con el etanol (50ml) m2= 171g Diferencias de masas m2 – m1 = m3 = 171g – 131,5g = 39,5g D = m/v = 39,5g/ 50mL = 0,79g/mL

Datos de masas

Probeta m1

1

Probeta m2 2

1

2

3

Promedio

131,5g

130,8g

131,2g

131,5g

180,05g

180g

180,1g

180,05g

171g

170,08g

170,02g

171g

2

3

Promedio

50mL

50mL

50mL

+H2O Probeta

+ 3

CH3CH2OH

Medidas de volúmenes 1 Agua muestra Agua Muestra

+ 50mL

Grupo #2 Procedimiento * Pesamos el corcho 3 veces, luego lo introducimos en la probeta con 50mL de agua y hallamos su volumen. * Con la caja de fosforo la pesamos y medimos sus longitudes (largo, ancho y alto) y así hallamos el volumen de este. Masa 1

2

3

Promedio

4,1g

4,05g

4,02g

4,06g

2,7g

2,61g

2,6g

2

3

Promedio

56mL

57mL

56,6mL

2

3

Promedio

50,9g

50,8g

50,8g

4,6g

4,6g

4,6g

4,6g

1

2

3

Promedio

de 3,375cm3

3,375cm3

3,375cm3

3,375cm3

5,776cm3

5,776cm3

5,776cm3

5,776cm3

Corcho Caja

de 2,72g

fosforo Volumen 1 Agua

+ 57mL

muestra Agua Muestra

Grupo #5 y #6 Masa 1 Lamina

de 50,8g

hierro Dado

Volumen

Lamina hierro Dado

Pendiente de la piedra china

Pendiente de la canica

Resultados: Grupo 1: 

Densidad H2O:

0.971 g/mL



Densidad Etanol:

0.79 g/mL

Grupo 2: 

Densidad de la tapa:

m/v = 4.06g/7mL = 0.58 g/mL



Densidad Caja de Fósforos:

m/v= 2.96g/19.8cm3=0.13g/cm3

Grupo 3 y 4: 

Densidad de la Piedra:

m/v= 13.9g/5.13mL= 2.7g/mL



Densidad Bolita:

m/v=4.9g/2.5mL= 1.96g/mL

Grupo 5 y 6: 

Densidad del dado:

m/v=4.6g/3.37cm3=1.363g/cm3



Densidad Lámina:

m/v=50.05g/6.4cm3=7.8g/cm3

Conclusiones: 

La balanza es un instrumento que nos ayuda a obtener el valor de la masa de una muestra.



La probeta nos permite calcular el volumen de un solido sin forma determinada



El vaso de precipitada nos ayuda a la hora de pesar objetos esféricos.

La utilización correcta de cada uno de los instrumentos o herramientas que nos facilita el laboratorio, nos permite determinar, ciertos valores, o cualidades físicas de la materia, como son la masa y el volumen, y con estas podemos determinar otras características de la misma como la densidad. No se puede determinar estas características de todas las muestras de la misma forma, ya que en la mayoría de los casos tienen diferente forma, tamaño, incluso composición y estado, bien sea liquido solido o gaseoso, por esta razón no es igual determinar la densidad del agua, que la densidad de una roca.

Recomendaciones: 

Calibrar bien la balanza para obtener las cantidades de manera mas precisa



Verificar el volumen señalado por el líquido dentro de la probeta.



No golpear la balanza ya que se desequilibra.



Tener cuidado al introducir los sólidos dentro de la probeta para evitar romperla



Tener el mayor cuidado posible al momento de utilizar la probeta y los vasos de precipitado, debido del cual están elaborados.

Preguntas: 

Dos muestras metálicas una de las cuales fue conocido para ser plomo denibelizado. La primera muestra tiene una masa de 7.60 g y desplazó 0.90 ml de agua. La segunda muestra tiene una masa de 8.40 g y desplaza un volumen de 0.74 ml de agua. Cuál de las muestras tiene plomo?



Una muestra de forma esférica de masilla insoluble en agua pesó 10.51 g y cuando se colocó en agua desplazó 8.50 ml. ¿Cuál es la densidad de la masilla?



La masilla fue alargada por balanceo a una forma diferente a la esfera original. ¿Cuántos ml de agua serán desplazados colocando la masilla alargada en el agua?



¿Cuál sería la masa de un cubo de plomo de 1.0 cm de arista?



La densidad del oro es 19.3 g/ml ¿Cuál sería la masa de un cubo de oro de 1.0 cm de arista? ¿Qué volumen de agua desplazaría?



¿Por qué no se deben pesar sustancias directamente sobre el platillo de la balanza?



Cuando se pesan objetos calientes sobre el platillo de la balanza se obtiene una masa algo inferior a la que posee el objeto frío. Lo anterior ocurre debido a las corrientes de convección. ¿Qué se entiende por corrientes de convección?



¿En qué consiste el error de paralaje?



Los líquidos contenidos en recipientes de estrecha capilaridad muestran en su parte inferior un menisco ¿Cuál es la razón por la que el menisco del mercurio sea contrario al resto de otros líquidos? Explique.



Elabore una lista de material de vidrio: a) volumétrico: graduado y aforado. b) no volumétrico: refractario y no refractario.



Elabore una lista de material de porcelana: refractaria y no refractaria.



Elabore una lista de materiales metálicos.

Solución: 1. ¿Cuál de las muestras tiene plomo?

d=m/v

d1= 7.6g/0.9 mL =8.44 g/mL

d2= 8.4g/0.74mL = 11.35 g/mL

la segunda muestra tiene mayor densidad luego es posible que ese contiene Pb 2. ¿Cuál es la densidad de la masilla?

m= 10.51g

D=10.51g/8.50mL= 1.23g/mL

v= 8.50mL

D= 1.23g/mL

d=? D=m/v

3. ¿Cuántos ml de agua serán desplazados colocando la masilla alargada en el agua? El volumen marcado por la masilla dentro del agua será el mimo 8.50mL, pues lo único que cambio fue su forma, no su masa, ni su peso

4. ¿Cuál sería la masa de un cubo de plomo de 1.0 cm de arista?

1cm

D=1 1,35g/cm3

V=1cm . 1cm . 1cm = 1cm3 M=?

D=M/V

M=V . D =1cm3 . 11,35g/cm3 M=11,35g

5. ¿Cuál sería la masa de un cubo de oro de 1.0 cm de arista? ¿Qué volumen de agua desplazaría?

D= 19.3 g/ml A= 1,0 cm

1cm

V= (a)3 V= 1cm3 = 1 ml M= D x V= 19.3g/ml x 1ml = 19.3g

6. ¿Por qué no se deben pesar sustancias directamente sobre el platillo de la balanza? 

Para que el resultado no sea alterado por una cantidad residual de lo que has pesado antes y además para que tus residuos no puedan reaccionar con otros elementos a pesar o incluso contaminarlos.



Al pesar sustancias dispersas como sal, azúcar, arena, etc. Habrá una diferencia en el resultado, lo que se debe hacer es concentrar la muestra en un punto y así se tendrá un resultado más exacto.

7. ¿Qué se entiende por corrientes de convección?

Las corrientes de convección son una forma de transferencia de calor, está en particular, se caracteriza porque se produce por intercambio de un fluido que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.

La convección se produce únicamente por medio de fluidos, estos, al calentarse, aumentan su volumen (para los gases) y su densidad disminuye y asciende desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que esta a menor temperatura.

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Estos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla

de

elementos

macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el

intercambio

de energía entre

una

superficie sólida y un fluido o por

medio

de

una bomba,

un ventilador u otro dispositivo mecánico

(convección

mecánica, forzada o asistida). En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

Donde h es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película), As es el área del cuerpo en contacto con el fluido, Ts es la temperatura en la superficie del cuerpo y Tinf es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

8. ¿En qué consiste el error de paralaje?

Desplazamiento aparente de un objeto debido a un cambio de punto de vista. El error de paralaje se nota sólo en las tomas cercanas, y el resultado de la discrepancia que hay entre la imagen del objetivo y la imagen del visor en las cámaras que lo tienen separado del objetivo. Se denomina paralaje a la desviación angular de la posición aparente de un objeto, dependiendo del punto de vista elegido. Como se muestra en el esquema, la posición del objeto observado, en O, varía con la posición del punto de vista, en A o en B, al proyectar O contra un fondo suficientemente distante. Desde A el objeto observado parece estar a la derecha de la estrella lejana, mientras que desde B se ve a la izquierda de aquélla. El ángulo AOB es el ángulo de paralaje: ángulo que abarca el segmento AB desde O. Este error es muy común en las cámaras compactas, las cuales poseen un visor que observa de manera directa la escena para ser tomada. El error parte desde que usando este tipo de cámaras "uno no ve lo que toma" a diferencia de la cámara reflex de 35 mm. Este error es mayor a menores distancias, es decir que si observando por el visor de la cámara uno se acerca al sujeto el error es magnificado, produciendo un corte en la imagen. Esto error se da por ejemplo en las cámaras compactas de formato 110, en las cámaras de dos objetivos de 6 x 6 y nuestras fieles compactas.

9. ¿Cuál es la razón por la que el menisco del mercurio sea contrario al resto de otros líquidos? El menisco es la curvatura que se observa en la parte superior de los líquidos como respuesta a la superficie del recipiente que los contiene. En la mayoría de los líquidos polares como el agua, el menisco que forman es cóncavo

(hacia

atraídos

por

abajo) pues son la

superficie

del

recipiente (como por ejemplo una bureta). En el caso del mercurio, el menisco que forma es convexo (hacia arriba) y esto se debe a que sus moléculas son repelidas por la mayoría de las superficies. Si deseamos realizar la lectura del volumen de ambos líquidos, se considera la parte inferior del menisco en el caso del agua, y la parte superior del mismo en el caso del mercurio. 

Volumétricos graduados: los materiales volumétricos graduados son los que tienen plasmada una escala para a medición del volumen, estas son:



-

Pipetas graduadas.

-

Buretas.

-

Probetas.

Volumétricos aforados: posee uno o más aforos, los cuales son marcas graduadas con precisión sobre el vidrio para indicar que ese es el volumen indicado, estos son: -

Balón o matraz aforado.

-

Pipeta aforada.

-

Pignómetro.

Material de vidrio no volumétrico: el material de vidrio no volumétrico, no tiene ninguna marca, o escalan que permitan medir el volumen, estas se clasifican en material refractario y no refractario. 

Material refractivo: el material de vidrio refractivo es aquel que se puede calentar a altas temperaturas, estos son:



-

Tubo de ensayo.

-

Balón de destilación.

-

Erlenmeyers.

-

Beakers.

-

Condensadores.

-

Rotavapores.

-

Thiel.

-

Tubos capilares.

-

Kitasato.

Material no refractivo: es aquel que no se puede calentar porque se rompe al aumentar bruscamente su temperatura, estos son: -

Cubetas.

-

Desecador

-

Probeta de decantación.

-

Capsula de petri.

-

Vidrio de reloj.

-

Cristalizador.

-

Frasco gotero.

-

Porta objetos.

1. Material de porcelana: 



Refractivo: -

Capsulas.

-

Crisol

No refractivo: -

Morteros.

-

Embudo buchner.

-

Espátula.

2. Materiales metálicos: la mayoría de estos materiales se utilizan para la sujeción de otros materiales, estos son: -

Agarradera.

-

Aro.

-

Doble nuez.

-

Espátula.

-

Gradilla.

-

Cuchara de combustión.

-

Balanza de platillos.

-

Mechero bunsen.

-

Mechero mecker

-

Pinzas.

-

Pie universal.

-

Pinza de mohr.

-

Pinza metálica.

-

Saca bocados.

-

Tela metálica.

-

Rejilla de tamiz.

-

Trípode.

-

Rejilla.

Bibliografía:  http://www.afora.com/afora/index.htm  http://es.wikipedia.org  http://www.unioviedo.es  http://www.blamis.com.co/