VOLUMEN

Definición:
Volumen es el espacio que ocupa un cuerpo.

Unidades de volumen:
La unidad de medida de volumen en el Sistema Métrico Decimal es el metro cúbico, el S.I, también acepta el litro y el mililitro que se utilizan comúnmente en la vida práctica.
El litro símbolo L, 1L es una unidad de volumen equivalente a un decímetro cúbico 1dm3

Equivalencia entre unidades:

1 L ------- 1 dm3

1 mL ------- 1 cm3

1000 L ------- 1 m3

Unidades de volumen de sólidos. Miden al volumen de un cuerpo utilizando unidades de longitud elevadas a la tercera potencia.
- EJEMPLO: m3, dm3, cm3, etc

Unidades de volumen de líquido y gases. Estas unidades fueron creadas para medir el volumen que ocupan los líquidos dentro de un recipiente o la capacidad del recipiente.
- EJEMPLO: L, mL, etc

Medición de volumen:
El procedimiento a seguir para medir el volumen de un objeto, dependerá del estado en que se encuentre: gaseoso, líquido o sólido.

VOLUMEN DE SÓLIDOS

a) Sólidos regulares

b) Sólidos irregulares
a) Sólidos regulares
Algunos sólidos tienen formas regulares y su volumen puede calcularse en base a la geometría clásica, aplicando expresiones matemáticas.

Volumen de un cubo





Volumen de un prisma de base rectangular





Volumen de un cono

ACTIVIDAD 1 (de clase)

Calcula el volumen de tres sólidos regulares que tu mismo construyas.
Expresa los resultados con el número correcto de c.sig y la unidad correcta en cada caso
Buscar la expresión matemática que permite calcular el volumen de un cilindro y una esfera


b) Sólidos irregulares
Cuando un sólido no tiene una forma geométrica que permita determinar por cálculo su volumen, se mide éste directamente por desplazamiento de liquido (el procedimiento se le atribuye a Arquímedes).
Ejemplo: Supongamos que se desea saber el volumen de una piedra pequeña. Por lo general las piedras tienen una forma muy irregular, por lo que es muy difícil calcular su volumen comparándolo con un cubo. En estos casos se determina el volumen por desplazamiento de agua.

ACTIVIDAD 2 (en clase)

¿Cómo medir el volumen de un sólido irregular?

Procedimiento:
-En un recipiente graduado vertemos un líquido y, a continuación, sumergimos en él el sólido cuyo volumen deseamos conocer.
-El aumento de nivel del líquido nos permitirá, por sustracción (resta), determinar el volumen del sólido. ∆V= Vf – Vi
Normalmente el líquido empleado será agua, pero si el sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar) usaremos otro líquido que no disuelva al sólido.

Registro de datos
Realice un dibujo que describa los pasos seguidos
VOLUMEN DE LÍQUIDOS

Para medir el volumen de un líquido, se emplean diversos recipientes graduados; dependiendo de la exactitud con la que se desee conocer dicho volúmenes y del líquido a medir se elige el recipiente mas adecuado.

Para obtener une medida correcta debemos cumplir con una serie de pasos
El recipiente debe mantenerse vertical.
Tener los ojos a la misma altura que el nivel del líquido.
Si observamos la superficie del líquido veremos que es curva. Cundo el liquido forma un menisco cóncavo la lectura debe realizarse tomando como referencia la parte mas baja de la curva. Si el menisco formado es convexo se toma como referencia la parte mas alta de la curva para realizarse una medida.

a) menisco cóncavo Forma correcta de medir el nivel de un líquido

b) menisco convexo

La forma de la curva depende de las características del líquido


ACTIVIDAD 3 (en clase)

Material volumétrico

Realice un dibujo de los diferentes instrumentos para medir volúmenes presentados.
Indique para cada uno de ellos: - Nombre
- Alcance
-Apreciación
-Estimación que es posible realizar con él

ACTIVIDAD 4 (en clase)

Determinación de volumen de un líquido

1. pase 25mL del liquido a la probeta
2. Realice la medición de volumen del líquido correctamente
3. Exprese la medida realizada con su correspondiente incertidumbre

Ley de conservación de masa

Repaso de algunos conceptos

Masa: propiedad de la materia que se mide con la balanza
Balanza: dispositivo electrónico o mecánico que permite medir la masa de un cuerpo
Sistema: porción de materia que se separa para ser estudiada y controlada
Sistema cerrado: sistema que intercambia energía con el amiente pero no materia

LEY DE CONSERVACION DE LA MASA

Al comienzo de sus investigaciones químicas se dio cuenta de la importancia que tenía la precisión de las medidas y es en parte por esto que a Lavoisier se le acredita como el padre de la química moderna. La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales


La masa de un sistema cerrado es constante, aunque en el sistema se produzcan procesos físicos o químicos.


Es decir en un sistema cerrado la masa se conserva De esta ley se deduce: “La materia ni se crea ni se destruye, sólo se transforma y permanece invariable”.


Practica 1

Objetivo:
Estudiar que sucede con la masa de un sobre de azúcar cuando con ella se forma caramelo.

Procedimiento:
- Medir la masa de un tubo de ensayo con tapón
- Colocar el azúcar en el recipiente y taparlo (tubo de ensayo), medir la masa de este sistema cerrado
- Luego llevar el sistema al mechero y calentar hasta obtener el caramelo; una vez obtenido el caramelo medir nuevamente la masa del sistema(siempre cerrado)
- Registrar todos los datos en un cuadro; calcular la variación de masa del sistema al producirse la caramelización.


Practica 2

Objetivo:
Estudiar que sucede con la masa de un cubo de hielo cuando cambia a estado a liquido

Biografía Antoine Laurent Lavoisier

ANTOINE LAURENT LAVOISIER (1743-1794)

Químico Francés, nacido en París el 26 de agosto de 1743, muerto en París el 8 de mayo de 1794.

1743 Nace en una familia acomodada que le proporcionó una educación excelente .
1764 Recibe su licencia para ejercer el derecho pero sus inquietudes son por la investigación científica.
1765 Recibe la medalla de Oro del Rey por alguna de sus investigaciones (pólvora, alumbrado). Este reconocimiento le permitió construir su primer gran laboratorio.
1771 Se casó con Marie Paulze. La dote le permite instalar un laboratorio aun más grande. Su mujer lo asistió en su trabajo con las ilustraciones de sus experimentos, registro de los resultados.
- Continuo con sus investigaciones, haciendo innumerables aportes a las ciencias, publicando libros y trabajos, llego a ser director de una academia francesa y ocupo diversos cargos públicos.
1789 Estableció claramente su ley de conservación de la masa en las reacciones químicas. Dijo” nada, se crea o se destruye, solo hay alteraciones y modificaciones y hay una cantidad igual -una ecuación- de masa antes y después de la operación”.
- Como reformador y político liberal que era, Lavoisier participó de la Revolución Francesa y fue diputado.
1793 Comenzó el “Reinado del Terror”. Se suprimió la Academia de Ciencias. Se ordenó el arresto de los antiguos miembros de la Ferme Générale de la cual Lavoisier formaba parte. Marat, poderoso cabecilla revolucionario, acusó a Lavoisier de haber participado en complots absurdos y exigió su muerte. Marat fue asesinado en julio de 1793 pero el mal ya estaba hecho. Se cree que la especial inquina con la cual Marat atacó a Lavoisier fue debida a que este había desacreditado públicamente en el pasado un tratado escrito por Marat
1794 Después de una farsa de juicio, que duró menos de un día, un tribunal revolucionario condenó a Lavoisier y a otros 27 a la pena de muerte. Esa misma tarde fue guillotinado junto con su suegro y otros "granjeros de hacienda" el 8 de mayo de 1794 en la Place de la Revolución, (hoy día Plaza de la Concordia). Su cuerpo fue arrojado a una fosa común. Dos meses más tarde, los radicales fueron depuestos, por lo que su caso es considerado como la fatalidad más deplorable

- Tiempos después se lamento su muerte y se decía "en un solo instante se quedó sin cabeza, pero harán falta mas de cien años para que aparezca otro igual".
- Después de dos años del suceso se empezaron a inaugurar bustos de su persona a publicar y traducirse sus obras.

La Balanza

La balanza o báscula es un dispositivo (instrumento de medición) electrónico o mecánico que es utilizado en hogares, industrias, laboratorios, almacenes y empresas con el fin de determinar la masa de un cuerpo con la mayor precisión posible. La característica fundamental es, entonces, la precisión, la versatilidad y la sensibilidad, entendiéndose por la primera la exactitud con que el aparato puede registrar la masa del objeto “pesado”, y por lo segundo la capacidad de repetir el mismo resultado siempre que se esté pesando el mismo elemento a través del tiempo. Con respecto a la sensibilidad, es precisamente la capacidad del artefacto de poder precisar mayores divisiones de una medida dada, es decir, más cantidad de decimales, al punto de que la caída de un cabello sobre el plato de pesaje sea un problema.
Existen muchos tipos de balanzas: electrónicas, de platillos, romanas, etc. Con las que se pueden conseguir distintas precisiones en la medida de la masa. Antes de su uso, es preciso calibrarlas, conseguir que si no tienen ningún cuerpo que pesar, marquen cero. En la historia, el mecanismo usado en las primeras balanzas, y a su vez el artilugio mas sencillo, es lo que conocemos como balanza de brazos iguales o paralelos.

Historia
Este tipo de artefacto fue empleado por civilizaciones tan antiguas como los egipcios, existen evidencias de que la balanza era utilizada unos 2500 años antes de Cristo.
La balanza ya aparece representada en el antiguo Egipto en numerosos bajorrelieves y papiros. En el Libro de los muertos, que data del tercer milenio A.C., aparece la balanza de platillos, colgados de los extremos del brazo, suspendido de un soporte central, para comparar la masa del corazón del difunto, símbolo de sus actos, con el de la pluma de la diosa Maat, símbolo de la Justicia y Orden Universal.
Entre las balanzas que se hallan en el Museo de Nápoles, descubiertas en Pompeya, se observan de cuatro diferentes clases:

• las de dos platillos con una masa que puede correr por uno de los brazos
• la de un platillo, pendiendo del brazo de palanca una masa móvil
• la de ganchos sin platillos que se conoce con el nombre de romana. En Roma se popularizó esta balanza. Sus dos brazos tienen distinta longitud y el objeto que se quiere pesar se cuelga del más corto. A lo largo del brazo largo se desliza una masa o pilón, hasta que los brazos quedan en equilibrio. Las marcas situadas en el brazo del pilón indican la masa del objeto. Al utilizar el principio de la palanca, tiene la ventaja que el pilón puede ser de mucho menor masa que el objeto a medir.
• la balanza para líquidos a modo de cacerola de mango prolongado que hace de veces de brazo de romana

Las pesas suelen llevar grabado algún número o escala numérica; y están fabricadas generalmente de alguno de los siguientes materiales: bronce , plomo, piedra e incluso barro cocido. Cuando no llevan señal de ninguna clase, denuncian mayor antigüedad pues hasta el imperio de Octavio Augusto no se estableció en Roma ni en sus provincias la magistratura encargada de señalar y vigilar la medida de los pesos, aunque anteriormente algunas pesas sí estuvieron señaladas.
La balanza se ha utilizado desde la antigüedad como símbolo de la justicia y del derecho, dado que representaba la medición a través de la cual se podía dar a cada uno lo que es justo.

Tipos de balanza
Balanza prehistórica Egipcia: Esta balanza fue hallada en una tumba prehistórica en Nagada, Egipto. Puede tener aproximadamente 7 000 años de edad. Los brazos y las medidas patrón hechos de piedra calcárea. También se encontraron, en las mismas tumbas, otras masas de piedras con diferentes números de begas, que aparentemente fueron para los egipcios la unidad de medida de masa (Foto, cortesía de museo de ciencias de Londres). Tomado de FISICA, Editorial Bedout, página 119.

Balanza de brazos iguales(o platillos): Esta balanza esta formada por una barra en perfecto contrabalance, de la cual cuelgan dos platos, uno de cada extremo, y es sostenida por el centro de esta barra en un punto de apoyo de la menor dimensión posible.
La forma de utilización de esta balanza es la siguiente: Se coloca un objeto (cuya masa se desconoce) uno de los platillos llamado platillo A. Se van depositando otros objetos de peso fijo y conocido (comúnmente llamadas pesas) en el otro platillo, llamado platillo B, hasta que la báscula esté equilibrada, o sea, la barra horizontal adquiere una posición horizontal perfecta.Cuando se logra el equilibrio se calcula la masa control (sumatoria de todas las pesas conocidas y colocadas en el platillo B) y esta masa es la correspondiente a la masa del producto a determinar.
Tiene una palanca que impide el movimiento de los brazos y que se emplea cuando se coloca el cuerpo que se desea pesar o las pesas.


Balanza romana: En la época del apogeo del imperio romano apareció otro tipo de balanza que difiere en el diseño con la clásica balanza de brazos iguales. Esta formada también por un brazo o barra sostenida por el punto de apoyo; el mecanismo de pesaje era a través de un plato o platillo en el cual se colocaba la masa desconocida a determinar. Hasta este momento no existen diferencias con la balanza común pero en el caso de la balanza romana los dos brazos no son iguales, o sea, es lo mismo decir que el punto de apoyo no esta en el centro del dispositivo. El brazo corto era el utilizado para colocar la masa incógnita y el brazo largo no tenia un platillo, sino más bien un peso deslizable conocido como pilón sobre una regla numerada. El pilón se movía alejándolo o acercándolo al punto de apoyo hasta que se alcanzaba el equilibrio. Una vez logrado esto se podía leer en la regla del brazo horizontal la masa del objeto. Si bien en la actualidad se utilizan métodos de pesaje digital, algunas balanzas que utilizan los principios de las balanzas de brazos iguales o la balanza estilo romana son capaces de realizar mediciones muy precisas.


Los granatarios tienen un único platillo en el que se coloca el cuerpo a pesar y las pesas pueden desplazarse a lo largo de varias varillas unidas al platillo. Dependiendo de la posición de las pesas, es la masa del cuerpo que se desea conocer. Derivan de la balanza romana y son mucho más fáciles de usar que las balanzas de dos platillos.


Basculas de laboratorio: La precisión de una balanza es una de las características fundamentales de este elemento de medición. En algunas balanzas de laboratorio logran medir masas de sustancias equivalentes a una millonésima de gramo que es lo mismo que decir una milésima de miligramo, o sea, 0.000001 gramo. Estos mecanismos requieren ciertas características particulares como por ejemplo, estar cerrados en una especie de caja de plástico o vidrio porque el aire ambiental y su movimiento pueden alterar la lectura deseada. Lo mismo ocurre con la temperatura ambiental, la presión atmosférica, la cantidad de partículas en el aire y otras variables a tener en cuenta a la hora de ajustar y calibrar la balanza de precisión.


Balanza de resorte: Como el nombre indica, posee un pequeño resorte calibrado de modo que, al colocarse un elemento sobre el plato de masaje, el resorte al estirarse provoca una fuerza de presión en el elemento directamente proporcional a dicho estiramiento. El resorte se estira para compensar la masa soportada y el resultado es leído a través de una aguja que indica la masa de la carga. Este método es ampliamente utilizado en la actualidad por el escaso tamaño que requiere la balanza y podemos citar las básculas de baño como grandes representantes de este instrumento.


Balanzas electrónicas se denominan así por definición a todas aquellas que utilizan la electricidad para determinar la masa de un objeto.
En los últimos años se han ampliamente popularizado la incorporación de la electrónica a través de circuitos computarizados en el mecanismo estructural y de medición de las balanzas haciendo muchísimo más eficientes y precisas a las balanzas modernas. Este adelanto tecnológico se logro a través de la incorporación de un elemento eléctrico sensible a la deformación. Esta formado por un alambre muy delgado que cambia la resistencia eléctrica cuando es comprimido o alargado. Este mecanismo esta integrado a la columna de la balanza y al colocar la carga sobre estos se produce la denominada variación de resistencia eléctrica la cual puede ser medida por un censor y calcular la masa del objeto con una precisión 100% perfecta.

MASA

• La masa es una de las magnitudes fundamentales de la física


• La masa es la magnitud que se mide con la balanza

Masa y peso

No debemos confundir masa con peso. Mientras que la masa de un cuerpo no varía, sin importar el lugar en el que esté, el peso es la fuerza con la que la Tierra atrae a ese cuerpo, fuerza que varía de un sitio a otro, sobre todo con la altura, de forma que al subir una montaña, mientras que nuestra masa no varía, nuestro peso va siendo cada vez menor. En un mismo lugar, el peso y la masa son proporcionales, de forma que si un cuerpo pesa el doble que otro, tendrá el doble de masa.


Unidades de medida

La masa puede medirse en muchas unidades, lo que depende no sólo de la nación, sino de la profesión. Así, los joyeros miden la masa de las piedras preciosas en quilates, los ingleses miden la masa en libras, etc. En el Sistema Internacional (SI), que es usado por los científicos y técnicos de todo el mundo y en la mayoría de los países, la masa se mide en kilogramos, aunque también es muy empleado el gramo.

Múltiplos y submúltiplos

Dependiendo de la masa a medir se emplean, en lugar del kilogramo o el gramo, alguno de sus múltiplos, de forma que los números obtenidos sean más fáciles de usar. Los múltiplos y submúltiplos del kilogramo y del gramo son los indicados en la siguiente tabla: