Densidad aparente y densidad real de un sólido

in StemSocial3 months ago
Con frecuencia la primera fase de los estudios en el laboratorio donde se trabaja con sólidos consiste en la caracterización de la materia prima, entre los parámetros que se pueden determinar se encuentran por ejemplo, porosidad, humedad y densidad, de esta manera se puede verificar qué tan puro es el material y comparar las propiedades con materias similares o valores característicos.

La densidad es un parámetro que nos indica también la calidad de la materia prima que va a ser utilizada en un determinado proceso. Si no es la indicada, ya que las propiedades del material han sido adulteradas pueden afectar la calidad del producto, por lo que debe ser uno de los parámetros medidos al comienzo. Por otra parte, influye en la homogeneidad de la muestra ya que al variar se puede hacer menos resistente y no soportar variaciones de presión. Entre sus aplicaciones está el estudio de suelos donde proporciona información de la compactación del mismo y la relación entre sólido y espacio poroso, así como también permite evaluar que tan resistente es a la elongación de las raíces.

Existen varios procedimientos para la medición de la densidad de materiales líquidos, sólidos o viscosos. En este post, le estaré mostrando uno de los métodos para la determinación de la densidad aparente basado en la gravimetría y la densidad real con el método del picnómetro de un material sólido como la cáscara de naranja. ¡Les invito a leer!

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Imagen realizada por @yusvelasquez con una imagen de dominio público wikipedia.com

La densidad es una propiedad física de los materiales que permite identificarlos y es propia de cada uno, se define como la masa por unidad de volumen. Se expresa en g/mL , Kg / m3 o g/cm3 y depende de la presión y temperatura.

Cuando se trabaja con materiales porosos es necesario definir si se trabaja con el valor de la densidad aparente o la densidad real.

La densidad aparente expresa el cociente entre la masa del material y su volumen aparente, el cual incluye los huecos que se encuentran entre el material. Mientras que la densidad real viene dada por el cociente entre la masa real del material y su volumen real excluyendo los espacios entre el material.

Método para la determinación de la densidad aparente

Materiales y equipos

  • Cilindro graduado
  • Balanza
  • Estufa
  • Desecador

Procedimiento experimental

  • Secar la muestra en la estufa hasta peso constante.
  • Pesar el cilindro graduado vacío en la balanza y anotar el resultado obtenido.
  • Agregar la muestra en el cilindro graduado hasta 50 mL y golpear ligeramente varias veces para su compactación.
  • Pesar el cilindro graduado con la muestra , anotar el resultado y restar el peso del cilindro para la obtención del peso de la muestra.

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Fuente: @yusvelasquez

Expresión de los resultados

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Método del picnómetro para la determinación de la densidad real

El picnómetro es un material de vidrio que se emplea para determinar la densidad de varias sustancias, está diseñado con un cuello estrecho y con tapón esmerilado que posee un tubo capilar que posee distintas graduaciones y permite una medición precisa del volumen.

Materiales y equipo

  • Picnómetro
  • Balanza
  • Estufa
  • Desecador

Procedimiento experimental

  • Secar la muestra en la estufa hasta peso constante.
  • Pesar en la balanza el picnómetro vacío.
  • Añadir 5 g de la muestra al picnómetro y pesar.

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Fuente: @yusvelasquez

  • Llenar con agua el picnómetro, cuidando que no queden burbujas de aire

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Fuente: @yusvelasquez

  • Pesar el picnómetro que contienen la muestra y el agua en la balanza, anotar el resultado
  • Lavar el picnómetro, secar en la estufa por dos horas aproximadamente y luego llenarlo con agua destilada para pesarlo nuevamente.

Expresión de los resultados

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Donde:
mR = masa del sólido
VR = volumen real ocupado por el liquido
M= masa de agua desplazada
ρw = densidad del agua
p = picnómetro
m = muestra
a = agua

Como vemos son procedimientos sencillos, pero de gran utilidad para conocer con qué tipo de material se trabaja y la calidad del producto obtenido, así por ejemplo, para la elaboración de los colchones se recomiendan utilizar materiales densos que a pesar de que son más pesados contribuyen a evitar problemas en la columna y adicionalmente tienen mayor durabilidad. Por otra parte, materiales menos densos como el corcho se pueden emplear como aislantes térmicos.

¡Hasta aquí el presente post, espero la información sea útil, gracias por leer!

Referencias

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