CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

Variación de la densidad del agua con la temperatura

Hernando Muñoz, Natalia Zapata, Jeisson Guell, Marco RivillasProfesor Willian Enrique Celin Mancera. Grupo CN3 – Mesa 2. 13-02-2013 Laboratorio de Física Calor Ondas, Universidad De La Costa, Barranquilla

Resumen

Para determinar en qué forma varia la densidad del agua a medida que se le aumenta su temperatura se hizo una sección experimental la cual se llevó a cabo aumentando la temperatura del agua en cierto recipiente que inicialmente se le agrego hielo y posteriormente se llevó a un mechero de bunsen para calentarlo, durante este proceso se tomaron medidas de volumen y masa en intervalos de tiempos, luego se anotaron los datos y se hizo el análisis correspondiente.

Palabras clavesDensidad, Temperatura, Agua….

Abstract

To determine how the density of water varies as it increases its temperature became one experimental section which took place raising the temperature of water in a container that is initially added and then ice was a lighter Bunsen to warm during this process took volume and mass measurements in time intervals, then scored the data and the corresponding analysis was made.

Key wordsDensity, Temperature, Water....

1. Introducción

El agua es la biomolécula más abundante, y más importante que existe en el planeta, en esta práctica es indispensable para desarrollar la experiencia y estudiar su anómala densidad en razón de su masa y volumen con respecto a la temperatura.

2. Fundamentos Teóricos

El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida, en cuanto a sus propiedades físicas el agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4ºC, que es de 1g/CC. 

    Su capacidad calorífica es superior a  la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua  puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores  latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.

El agua es el compuesto más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el

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laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.

No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas.

Hablando específicamente de la densidad que en esta experiencia se tiene en cuenta en varios intervalos de temperatura, la podemos definir como la relación entre la masa de un cuerpo y su volumen de acuerdo a la siguiente formula:

3. Desarrollo experimental

Para realizar la experiencia y realizar un análisis de la variación de la densidad del agua a medida que cambia su temperatura se deben tener en cuenta los siguientes pasos:

En primera instancia agregar cierta cantidad de agua a un vaso de precipitado, luego añadirle hielo para bajar la temperatura del agua y tomar medidas de masa y volumen iniciales respectivamente teniendo en cuenta que la masa neta del agua es la diferencia de la masa del vaso de precipitado + agua y la masa del vaso sin el líquido.

Luego procedemos a suministrarle calor al agua para aumentar su temperatura hasta su punto de ebullición es decir hasta 100°C mediante un mechero de bunsen, durante este proceso se hacen las mediciones de masa y volumen en intervalos de tiempo de tres minutos.

Por ultimo procedemos al análisis de los datos obtenidos.

4. Cálculos y análisis De Resultados

Los cálculos se realizaron mediante la siguiente formula:

Fórmula para hallar la densidad.

TABLA 1. Temperatura

(°C)Masa

(g)Volumen

(ml)Densidad

(g/ml)10 246,2 250 0,984821 246,2 260 0,94692307742 246,2 260 0,94692307770 244,4 257 0,95097276386 240,7 254 0,94763779596 235,7 250 0,9428

100 220,7 230 0,959565217

Grafica 1.

Análisis

Teniendo en cuenta los cálculos obtenidos y la gráfica densidad contra temperatura podemos decir que la densidad del agua en su estado líquido va aumentando desde un inicio hasta la temperatura de 42°C y luego disminuye a partir de este mismo valor, este comportamiento nos muestra que el agua a partir de los 42°C comienza a dilatarse y en efecto a disminuir su densidad.

5. Conclusiones

De la experiencia podemos concluir que el agua se diferencia de otras sustancias en

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cuanto a la densidad ya que disminuye cuando se le aumenta la temperatura y desde cierta temperatura cercana a su punto de ebullición comienza a disminuir también, es difícil explicar porque sucede esta anomalía pero todo se debe a la estructura molecular de la molécula del agua.

Bibliografía

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_de_agua#Densidad

2. http://www.fullquimica.com/2012/04/densidad-del-agua.html}

3. http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

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Preguntas

1. ¿Qué efectos produce la temperatura en la densidad del agua? ¿Cuál es la relación entre las magnitudes? Densidad-temperatura y volumen-temperatura.

El principal efecto que produce la temperatura sobre la densidad del agua es que al llegar a 0°C la densidad aumenta esto también se debe a que la estructura molecular del agua genera esta particular propiedad.

La relación entre la densidad y la temperatura es inversamente proporcional, y la relación entre la temperatura y el volumen en directamente proporcional.

2. ¿si la densidad disminuye, que sucede con el volumen del agua al aumentar la temperatura? Explique.

De acuerdo a la experiencia el volumen tiende a disminuir conforme aumenta la temperatura.

3. ¿en qué intervalo de temperatura el agua presenta un comportamiento inusual? Explique porque esto sucede.

4. ¿Cómo incide esta variación de la densidad del agua de 0°C a 4°C en el medio ambiente?

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