DENSIDAD
Se ha observado que un centímetro
cúbico (1 cm3) de plomo tiene mayor masa que un centímetro cúbico de
aluminio o de un centímetro cúbico de agua. En realidad, se necesitan
aproximadamente 4 cm3 de aluminio y más de 11 cm3 de
agua para equilibrar en la balanza a 1 cm3 de plomo. Esto
demuestra que existen sustancias que son más densas que otras; es
decir, tomando volúmenes iguales de
diferentes sustancias, se encuentra que algunas tienen más masa que otras.
La densidad de una sustancia o de un
material muchas veces caracteriza al material y en el caso de sustancias puras,
a menudo sirve para identificar de
qué sustancia se trata, pero debe tenerse presente que en algunos casos muy
puntuales hay sustancias que tienen la misma densidad o muy parecidas.
Luego, para obtener la densidad de una
sustancia, debemos saber su masa y su volumen.
Según esto, se define la densidad
como: “el cociente entre la masa de una muestra de sustancia y el volumen de
dicha muestra”. En forma matemática, esta definición se puede expresar mediante
la siguiente fórmula:
De acuerdo a esto, si se tiene una
muestra de una sustancia y se desea determinar su densidad, basta medir su masa
a través de una balanza, medir luego el volumen con algún procedimiento
adecuado y calcular finalmente el cociente (división) entre la masa y el
volumen de la muestra. La densidad quedará expresada en unidades que son el
cociente entre las unidades de masa y volumen que se utilizaron en la medición. Así, por ejemplo, se tiene:
La densidad del agua es 1.000 kg /
m 3. Todo cuerpo con densidad menor a ésta, flota en el
agua (basta que la densidad del cuerpo sea menor que la densidad del agua
para que el cuerpo flote). Desde este punto de vista construir un barco de
fierro es esencialmente construir un cuerpo de fierro que tenga una densidad
menor que la densidad del agua en que debe flotar.
Forzosamente el barco debe ser un
cuerpo hueco, ya que sólo así el cociente masa / volumen puede hacerse menor
que 1.000 kg / m 3.
De acuerdo a la expresión matemática,
la densidad depende de la cantidad de materia (masa) que se tenga y del volumen
que ocupe. Mientras mayorsea
la masa del
cuerpo, mayor será su
densidad y viceversa (son variables directamente proporcionales); mientras mayor sea el volumen que ocupe el
cuerpo, menor será su
densidad y viceversa (son variables inversamente proporcionales)
Ejemplo 1: ¿Qué ocurre con la densidad de una
barra de chocolate cuando lo partimos por la mitad?
Respuesta: Nada. El chocolate puede
partirse por la mitad, lo que significa que su masa se reduce a la mitad, pero
también tiene la mitad del volumen, luego la densidad no cambia.
Densidad de algunas sustancias
MATERIAL
|
DENSIDAD (g/cm3)
|
Oro
|
19,3
|
Plata
|
10,5
|
Cobre
|
8,9
|
Hielo
|
0,92
|
Madera de pino
|
0,50
|
Ejemplo 2:
Considere una pepita
de oro con una masa de 57,9 grs y volumen de 3 cm3. Obtenga su
densidad.
La densidad de los sólidos es
especialmente importante en la industria de los metales y la industria de los
plásticos. Por su parte, la densidad de líquidos es vital en procesos de
transporte de fluidos, en el control de calidad de alimentos y en el análisis
composición de productos químicos (por ejemplo porcentaje de etanol, contenido
de sacarosa en disolución y grados API en derivados del petróleo.
Otro ejemplo práctico
Pesar el sólido seco (pequeñas
bolitas de acero) en una balanza cuya precisión sea como mínimo de 0,1 g
aunque son deseables precisiones de 0,01 g o inferiores
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PESO DEL SÓLIDO__________ g. |
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Llenar hasta la mitad con agua el
tubo de ensayo graduado y determinar el volumen de líquido introducido.
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VOLUMEN INICIAL___________ml
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Introducir el sólido pesado (las
bolitas de acero) en el tubo de ensayo graduado.
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Determina el nuevo volumen y anótalo en el cuaderno como volumen final. |
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VOLUMEN FINAL__________ml
El volumen del sólido será: Volumen final - Volumen inicial. |
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Divide la masa del sólido por el
volumen que has calculado y averigua en las tablas la naturaleza del sólido
cuya densidad has calculado
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Anota en un cuaderno todas las
operaciones que hagas y los resultados que obtengas.
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ACTIVIDAD 1. RESPONDE LAS SIGUIENTES
PREGUNTAS:
1. Las propiedades generales de la
materia no sirven para identificar a las sustancias, para ello recurrimos a las
propiedades características. Señala la opción que muestre una propiedad de cada
tipo.
A. Masa y volumen.
B. Masa y densidad.
C. Dureza y solubilidad en agua.
D. Conductividad eléctrica y densidad.
2. La densidad es una magnitud que
relaciona la masa y el volumen de una sustancia. La expresión matemática de la
densidad es:
A. d=m/v B. d=m v C. d= m+ v D. d=v/m
3. La masa de un cuerpo se ha
equilibrado en la balanza con las pesas siguientes: 5 g, 3 g, 1 g y 100 mg
¿Cuál es la masa del cuerpo en unidades del Sistema Internacional?
A) 0,091 kg B) 0,0091 kg C) 9,1 g D) 0,09 kg
4. La densidad del aire es de 1,3
kg/m3. ¿Cuál es la masa de aire que cabe en una caja cuyo volumen es de 2 m3?
A) 2,6 kg B) 0,65 kg C) 650 g D) 2,59 kg.
5. Seleccione la opción correcta que
responde la siguiente pregunta: ¿Un litro de agua posee la misma masa que un
litro de aceite?
A. Sí, porque ambos son líquidos.
B. No, el aceite posee mayor masa por
ser menos denso.
C. No, el aceite posee menor masa por
ser menos denso.
D. Sí, el aceite posee la misma masa
que el agua.
6. Si dentro de una probeta con agua,
se arroja un cuerpo y éste desplaza 5 cm3 de agua, entonces podemos afirmar que
el cuerpo:
A. Posee una masa de 5 cm3.
B. Posee una densidad de 5 cm3.
C. Posee un volumen de 5 cm3.
D. Posee masa y volumen iguales.
7. Teniendo en cuenta que la densidad
del mercurio es mayor que la del aceite y que la del aceite es mayor que la del
alcohol, si tenemos una botella de 1 l de cada sustancia, indica cuál de ellas
tiene más masa.
A) Alcohol
B) Aceite
C) Mercurio
D) Ninguna, todas tienen la misma
masa.
PREGUNTAS DE SEGUNDA GENERACIÓN
La siguiente tabla muestra los valores
de densidad de tres sustancias.
Sustancias
|
Densidad a 25°C(g/ml)
|
Tolueno
|
0,87
|
Ácido acrílico
|
1,06
|
Agua
|
0,99
|
En cuatro recipientes se colocan
volúmenes diferentes de cada líquido como se muestra en el dibujo.
1. De acuerdo con lo ilustrado es
válido afirmar que
A. el recipiente IV es el que contiene
menor masa.
B. los recipientes II y IV contienen
igual masa.
C. el recipiente III es el que
contiene mayor masa.
D. el recipiente III contiene mayor
masa que el recipiente I.
2. A cuatro vasos que contienen
volúmenes diferentes de agua se agrega una cantidad distinta de soluto X de
acuerdo con la siguiente tabla.
En cada vaso se forman mezclas
homogéneas.
De acuerdo con la situación anterior,
es válido afirmar que la concentración es
A. mayor en el vaso 3
B. igual en los cuatro vasos
C. menor en el vaso 1
D. mayor en el vaso 2
3. Una solución contiene 14 gramos de
cloruro de sodio (NaCl) disueltos en 79,33 gramos de agua (H2O). La concentración
de esta solución equivale a
A. 15 % peso a peso
B. 18 % volumen a volumen
C. 15 % volumen a volumen
D. 18 % peso a peso
4. Si se desea disminuir la
concentración de una solución de NaOH sin variar la cantidad de soluto, es
necesario
A. adicionar como soluto AgCl
B. aumentar el volumen del recipiente
C. adicionar solvente
D. evaporar solución
5. La grafica 1 permite establecer la
relación entre la presión de una burbuja y la presión hidrostática del agua. La
grafica 2 permite establecer la relación entre la profundidad de la burbuja en
el agua y la presión de la misma.
La burbuja debajo del agua se puede
apreciar en el anterior dibujo.
La densidad en los gases está dada por
la ecuación Densidad = MP/RT (donde M es la masa molar del gas.) Con base en la
información inicial, es válido afirmar que si la presión de
A. la burbuja disminuye, disminuye la
densidad de la burbuja
B. el agua aumenta, disminuye la
densidad de la burbuja
C. la burbuja aumenta, disminuye la
densidad de la burbuja
D. el agua disminuye, aumenta la
densidad de la burbuja
6. Dos sustancias R y S tienen el
mismo volumen, la masa de R es el doble de la masa de S. De la densidad de R con
respecto a S, se puede afirmar que es
A. la mitad
B. la cuarta parte
C. el doble
D. Igual
7. En el recipiente 1 se tienen X
gramos de la sustancia P y en el recipiente 2 se tiene igual cantidad de gramos
de
Q. Si se sabe que la densidad de P es
la mitad de Q, se puede afirmar que el volumen de
A. Q es doble de P
B. P es doble de Q
C. P y Q son iguales
D. P es la cuarta parte
8. Dos bloques T y U de distintas
sustancias tienen un volumen de 50 cm3 cada uno. El bloque T tiene una masa de 100g,
el bloque U tiene una masa 25g. Se tiene un recipiente con un liquido cuya
densidad es 1g/cm3, las sustancias T y U son insolubles en el liquido y no
reaccionan con este. Al introducir los bloques T y U en el liquido, es muy
probable que
A. T flote y U se hunda
B. T se hunda y U flote
C. T y U floten
D. T y U se hundan
9. En la tabla se muestran los valores
de densidad de cuatro líquidos inmiscibles a 20oC y 1 atm de presión
LÍQUIDO
|
DENSIDAD (g/cm3)
|
M
|
2,5
|
P
|
0,9
|
Q
|
1,3
|
R
|
0,3
|
Si en otro recipiente se introduce 1
cm3 de M, 2 cm3 de P, 3 cm3 de Q y 4 cm3
de R, es muy probable que los líquidos queden distribuidos como se indica en
A presión constante, cuatro globos
idénticos se inflan con 3 moles de gas K a diferente temperatura. El volumen
final de cada globo se presenta en la siguiente tabla.
10. Si se disminuye la temperatura del
globo 3 hasta -10ºC, es muy probable que
A. permanezca constante el volumen del
gas
B. aumente la densidad del gas
C. aumente el volumen del gas
D. permanezca constante la densidad
del gas
11. De acuerdo con la información de
la tabla, es correcto afirmar que la densidad del gas en el globo
A. 1 es mayor que en el globo
B. 2 es mayor que en el globo 1
C. 3 es menor que en el globo 2
D. es igual a la del globo 2
12. De acuerdo con la información
anterior, la gráfica que describe correctamente la relación volumen-temperatura
de los globos, es
