UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERA E.A.P. INGENIERA CIVIL

CURSO

: FISICA II

PROFESOR

: CRINTIAN PUICAN

TEMA INTEGRANTES:

:

DENSIDAD DE LQUIDOS NO MISCIBLES

CHVEZ RODRGUEZ ROLDAN GENOVES ROSAS WILMER GUTIERREZ CAPRISTANO JUAN

200513045 200513022 200313040

NUEVO CHIMBOTE PERU 2009

DENSIDAD DE LQUIDOS NO MISCIBLES

I. INTRODUCCIN: Una aplicacin de la ecuacin fundamental de la esttica de fluidos es la determinacin de la densidad de un lquido no miscible con agua mediante un tubo en forma de U, comparando las diferentes alturas de las columnas de fluido sobre la superficie de separacin. II. OBJETIVOS: Determinar la densidad de lquidos no miscibles en forma indirecta, mediante la medicin de las masas y volmenes de estos Determinar la densidad de lquidos no miscibles mediante la aplicacin de la ley fundamental de la hidrosttica.

III. FUNDAMENTO TERICO: La densidad de un material homogneo se define como su masa por unidad de volumen. Su unidad en el sistema de internacional es Kg/m 3 , y su determina mediante la ecuacin:

=Donde:m: masa (Kg.)

m V: densidad (Kg. /m3)

v: volumen (m3)

En un lquido contenido en un vaso abierto, la presin ejercida a una determinada profundidad (h), esta dada por:

p = p0 + g hDonde: P = Presin absoluta P 0 = Presin atmosfrica.g = aceleracin de la gravedad.

= Densidad del lquido.

h = profundidad con respecto a la superficie del liquido.

Si se llena en un tubo en U con dos lquidos no miscibles, por ejemplo un lquido denso en el tubo de la derecha y otro menos denso en el de la izquierda, como se muestra en la figura N 01, la presin puede ser diferente al mismo nivel en los diferentes lados. En la figura, la superficie lquida esta ms alta en el tubo de la izquierda que en de la derecha. La presin en A ser mayor que la presin en B. La presin en C es la misma que en D, de acuerdo al principio de vasos comunicantes. Tomemos el nivel C (columna de la izquierda) hasta la superficie del

lquido y llamemos esta altura hA, del mismo modo para la columna de la derecha hB, se puede demostrar que la densidad del lquido de la columna de la izquierda esta dado por:

= 1 dDonde :

hB ha

1 d

= densidad del liquido de la izquierda. = densidad del liquido de la derecha.

pabs = p0 + pm

pabs = p0 + p h g

PA =P B

p0 + p A g B = p0 + pB g B h hp A g A = pB g B h h

h p A = pB B h a

h

AA

B C hB

C

FIG U R A N . 1

Fig. N 01. Manmetro en forma de U.

IV. MATERIALES: Una probeta graduada Un vernier Una pipeta Un tubo de vidrio doblado en U (Transparente, altura: 30 cm., dimetro interior: 10 mm)

Un Soporte, dos nueces y dos pinzas Lquidos no miscibles (ejemplos: agua, aceite, kerosene, petrleo, etc.) NOTA: los lquidos traer el alumno. V. PROCEDIMIENTO:

a)

Medir la masa usando la balanza digital de 50 ml de cada

uno de los lquidos. Expresar stas mediciones con su respectiva incertidumbre experimental. b) Utilizando la ecuacin (1) determine la densidad de cada

uno de los Lquidos con su respectiva incertidumbre experimental. c) d) Montar el equipo segn esquema de la figura N 01. Con la pipeta vierta primero en el tubo agua, luego en la

columna de la izquierda vierta el otro lquido. e) Mida independientemente cada integrante del grupo las

alturas hA y hB con el vernier. Haga un anlisis de incertidumbre de stas mediciones. f) g) Repetir para los dems lquidos. Utilizando la ecuacin (3), determine la densidad de cada

lquido con su respectiva incertidumbre experimental. Para la densidad del agua tomar el valor obtenido en el paso (b).

VI. RSULTADOS: Utilizando la frmula:

h p A = pB B h a

Se procedi a encontrar los resultados pedidos.

Tabla N 01: Agua vs. Aceite Hagua (cm) 23 Haceite (cm) 21.2 aceite (gr/cm3) 0.92 agua (gr/cm3) 1

Tabla N 02: Agua vs. Kerosene Hagua (cm) 27.5 Hkerosene (cm) 24 kerosene (gr/cm3) 0.87 agua (gr/cm3) 1

Tabla N 03: Agua vs. Petrleo Hagua (cm) 25 Hpetrleo (cm) 21.8 petrleo (gr/cm3) 0.872 agua (gr/cm3) 1

VII. DISCUSINES Y CONCLUSIONES: DISCUSIN: Al realizar la experiencia en el laboratorio se pudo comprobar que la densidad de los lquidos es una caracterstica propia de ellos y estn dadas en base a una densidad relativa (agua). Adems encontramos que la presin y temperatura no la afectan y que cuanto mas pesado sean las sustancias se ubicar en el fondo del recipiente, de lo cual podemos deducir que el volumen es inversamente proporcional a la densidad.

CONCLUSIONES: Dado que A y B estn a la misma altura sus presiones deben ser iguales. La presin en A es debida a la presin atmosfrica ms la debida a la altura h2 de la columna de fluido cuya densidad 2 queremos determinar. La presin en B es debida a la presin atmosfrica ms la debida a la altura h1 de la columna de agua cuya densidad conocemos. Las densidades de los dos lquidos no miscibles estn en relacin inversa a las alturas de sus columnas sobre la superficie de separacin en el tubo en forma de U.

VIII. CUESTIONARIO: 1) Determinar la ecuacin (3). Utilice la figura N 01

h

AA

B C hB

C

FIGURA N. 1

pabs = p0 + pmSabiendo que:

pabs = p0 + p h g

PA =P B

p0 + p A g B = p0 + pB g B h hp A g A = pB g B h h

h p A = pB B h a

Otra forma seria:

Por el principio de la hidrosttica tenemos que la presin en C en la izquierda es igual a la presin a la derecha.

Pc = Pc Sabemos que presin es igual (Peso Especifico del liquido por altura), no se toma la presin atmosfrica Por estar abiertos ambos tubos.

2) Explique por qu el mtodo usado para lquidos no miscibles no se aplica a lquidos miscible? qu mtodo aplicara para calcular las densidades de lquidos miscibles? No se aplica ste mtodo por que estos lquidos se mezclan y por lo tanto no existe ninguna altura que separe a uno del otro. Si se mezclan

entonces haran un solo fluido, entonces tendramos la densidad de ese fluido (densidad total). Densidad total = densidad del fluido conocido +densidad del fluido Se usa los instrumentos como el picnmetro y el densmetro para mezclas; como tambin miscibles.

3) La temperatura y presin afecta la densidad de un liquido y de un gas? Explique

La presin y temperatura no la afectan y que cuanto mas pesado sean las sustancias se ubicar en el fondo del recipiente, de lo cual podemos deducir que el volumen es inversamente proporcional a la densidad.

4) Cmo determinara la densidad de un gas? Lo determinara por el principio de Arqumedes que nos dice: Todo cuerpo sumergido en forma parcial o total en un gas,

experimenta la accin de una fuerza vertical con sentido hacia arriba denominada EMPUJE(E) .

E = AS g s V GDonde: GAS = densidad del gasg = gravedad

VS = volumen del cuerpo sumergido

5) Un tubo en U sencillo contiene mercurio. Cuando se hecha 13.6 cm de agua en la rama derecha, Hasta que altura sube el mercurio en la rama izquierda, a partir de su nivel inicial? Sea el lquido de color rojo el agua, y el lquido de color verde el mercurio (Hg).

gua = 1 a

g r c 3 mAgua

g = 3 .6 1 h

g r c 3 m

13.6

H

C C

D D

Mercurio

Sabemos que:

P C = PD

+gua g agua = +g g h H 0 a 0 hgua g agua =g g h H a hH =gua hagua a

G HRemplazando valores

r 1g x1 .6c 3 m m3 c H = g r 1 .6 3 c 3 mH =c 1m

IX. BIBLIOGRAFA: ALONSO MARCELO, FINN EDWARD J., Fsica Mecnica, Vol. 1, Fondo Educativo Interamericano S.A., Bogot D.E. 1979. HALLIDAY DAVID, RESNICK ROBERT, Fsica Parte I, Ca Editorial Continental S.A., Mxico D.F. 1989. MCKELVEY JOHN P., GROTCH HOWARD, Fsica para Ciencias e

Ingeniera, Vol. 1, 1. Ed. Editorial Harla S. A., Mxico D.F. 1980. SEARS FRANCIS W., ZEMANSKY MARK W., Fsica General, Editorial

Aguilar, Madrid Espaa 1971. SOLER P., NEGRO A., Fsica Prctica Bsica, Alhambra 19798.