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LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL.
Prácticas.
Estudio de la dependencia de la densidad de una disolución
respecto a la concentración de soluto.
1. Objetivo.
Análisis de la dependencia de la densidad de una disolución a
temperatura constante frente a la concentración de soluto de la misma,
utilizando la balanza de Mohr.
2. Teoría.
La balanza de Mohr es un dispositivo experimental que se utiliza
para determinar fácil y rápidamente la densidad de un líquido. En realidad,
se trata simplemente de una balanza en la que en uno de sus brazos está
acoplado un sólido que se sumergirá en el líquido problema. En el otro
brazo, se medirá la fuerza total sobre el inmersor, que será igual a la fuerza
de su propio peso menos la fuerza de empuje producida por el líquido en
que se sumerge, la cual depende de la densidad del líquido, según afirma el
llamado Principio de Arquímedes. Este principio, ya enunciado por el
sabio griego allá por el año 250 a.d.C. afirma que todo cuerpo sumergido
en un fluido experimenta una fuerza de empuje hacia arriba igual al peso
de la masa de fluido desalojado.
Con la balanza de Mohr, se utiliza por tanto el Principio de
Arquímedes para determinar la densidad del líquido problema a partir del
volumen del inmersor (cuerpo sumergido en el fluido), mientras que,
inversamente, con el llamado picnómetro, se calcula el volumen de un
sólido irregular, conocido el valor de la densidad para el líquido
desalojado.
La balanza de Mohr que utilizaremos en la práctica está ya calibrada
de tal forma que, en lugar de fuerzas o momentos (que permitirían calcular
la densidad a partir del conocimiento del volumen del inmersor, y de su
densidad), suministra directamente densidades.
3. Procedimiento experimental.
La primera operación que se ha de realizar es equilibrar la balanza al
aire libre (suponiendo por tanto que la densidad del aire es cero), con el
inmersor bien seco colgado de su brazo.
De esta forma, hecho este equilibrado previo, la balanza de Mohr
está preparada para medir densidades de líquidos problema.
En esta práctica se determinará la densidad de diferentes
concentraciones de una determinada disolución. Para ello, a una cantidad
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de disolvente (agua destilada) fija y conocida, se irá añadiendo
sucesivamente determinadas cantidades de soluto.
Midiendo la densidad de las disoluciones que se van obteniendo de
forma sucesiva, se construirá una representación gráfica para la densidad
de la disolución en función de la concentración (por ejemplo, en tanto por
ciento en masa) de la disolución.
El conocimiento de la dependencia entre densidad y concentración
permite, a la inversa, calcular la concentración de una disolución a partir
de su densidad. Esto es lo que se hará para una disolución problema
suministrada. Midiendo su densidad, se calculará la concentración a que
dicha densidad corresponde.