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Densímetro

Densímetro
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Concepto:Instrumento que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen.
Densímetro. Un densímetro, es un instrumento que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical. El término utilizado en inglés es “hydrometer”; sin embargo, en español, un hidrómetro es un instrumento muy diferente que sirve para medir el caudal, la velocidad o la fuerza de un líquido en movimiento.

Modo de empleo

El densímetro se introduce gradualmente en el líquido para que flote libremente y verticalmente. A continuación se observa en la escala el punto en el que la superficie del líquido toca el cilindro del densímetro. Los densímetros generalmente contienen una escala de papel dentro de ellos para que se pueda leer directamente la densidad específica.

En líquidos ligeros, como queroseno, gasolina, y alcohol, el densímetro se debe hundir más para disponer el peso del líquido que en líquidos densos como agua salada, leche, y ácidos. De hecho, es usual tener dos instrumentos distintos: uno para los líquidos en general y otro para los líquidos poco densos, teniendo como diferencia la posición de las marcas medidas.

El densímetro se utiliza también en la enología para saber en qué momento de maceración se encuentra el vino. En el caso del alcohol el que se utiliza para medir, es el alcoholimetro de Gay Lussac, con este se determina los grados Gay Lussac para determinar estos grados.

Tipos de densímetro

La forma más conocida de densímetro es la que se usa para medir la densidad de leche, llamado lactómetro, que sirve para conocer la calidad de la leche. La densidad específica de la leche de vaca varía de 1,027 hasta 1,035. Como la leche contiene otras sustancias, aparte de agua (87%), también se puede saber la densidad específica de albúmina, azúcar, sal, y otras sustancias más ligeras que el agua.

Para comprobar el estado de carga de una batería se utiliza variedad de densímetro. Está constituido por una probeta de cristal, con una prolongación abierta, para introducir por ella el líquido a medir, el cual se absorbe por el vacío y el asado interno que crea una manzana de goma situada en la parte superior de la probeta. En el interior de la misma va situada una ampolla de vidrio, cerrada y llena de aire, equilibrada con un peso a base de perdigones de plomo. La ampolla va graduada en unidades densimétricas, de 1 a 1,30.

  • Lactómetro - Para medir la densidad específica y calidad de la leche.
  • Sacarómetro - Para medir la cantidad de azúcar de una melaza.
  • Salímetro - Para medir la densidad específica de las sales.
  • Areómetro Baumé - Para medir concentraciones de disoluciones.

La escala Baumé se basa en considerar el valor de 10ºBé al agua destilada. Existen fórmulas de conversión de ºBé en densidades:

  • Para líquidos mas densos que el agua: d = 146'3/(136'3+n)
  • Para líquidos menos densos que el agua: d = 146'3/(136'3-n)

Uso comercial

Puesto que el valor comercial de muchos líquidos, como soluciones de azúcar, ácido sulfúrico, alcohol, y vino, dependen directamente en la densidad específica, los densímetros se usan profusamente.

El fundamento del densímetro

La determinación de densidades de líquidos tiene importancia no sólo en la física, sino también en el mundo del comercio y de la industria. Por el hecho de ser la densidad una propiedad característica (cada sustancia tiene una densidad diferente) su valor puede emplearse para efectuar una primera comprobación del grado de pureza de una sustancia líquida.

El densímetro es un sencillo aparato que se basa en el principio de Arquímedes (mas adelante se explica ) . Es, en esencia, un flotador de vidrio con un lastre de mercurio en su parte inferior (que le hace sumergirse parcialmente en el líquido) y un extremo graduado directamente en unidades en densidad. El nivel del líquido marca sobre la escala el valor de su densidad.

En el equilibrio, el peso P del densímetro será igual al empuje E: P = E Si se admite, para simplificar el razonamiento, que su forma es la de un cilindro, E será igual, de acuerdo con el principio de Arquímedes, al peso del volumen V del líquido desalojado, es decir: donde h es la altura sumergida y S la superficie de la base del cilindro.

Dado que el peso del densímetro es igual a su masa m por la gravedad g, igualándolo al empuje resulta: es decir: donde m y S son constantes, luego es inversamente proporcional a la altura sumergida. Midiendo alturas sumergidas pueden, por tanto, determinarse densidades. La determinación de la pureza de la leche de vaca es una de las aplicaciones industriales del densímetro.

Construcción de un densímetro

De todos es conocido que la densidad de un cuerpo es la relación entre su masa y su volumen. Podemos encontrar en los libros el valor de la densidad de algunas sustancias puras (dagua = 1 g/cm3, dalcohol = 0,8 g/cm3, etc.) ya que es una constante característica de cada material. Pero si nos planteamos el problema de conocer la densidad de muchas sustancias que manejamos en casa (aceite, leche, colonia, etc.), sus valores no están tabulados porque son mezclas; tendríamos que medir la masa y el volumen de una muestra y efectuar la división masa/volumen. En este experimento presentamos un sencillo instrumento, construido con una pajita y que nos permitirá apreciar el valor de la densidad de un líquido cualquiera simplemente con introducirlo en su interior, evitándonos el proceso de tener que medir masas y volúmenes.

¿Qué necesitamos?

  • PajitasSal
  • Vaso de agua
  • Pinzas

¿Cómo lo hacemos?

Ablandamos uno de los extremos de una pajita calentándolo con un mechero, ¡cuidado que no arda el plástico!, y apretamos con unas pinzas hasta que se cierre. Metemos en la pajita una pequeña cantidad de sal o arena y antes de cerrar el otro extremo, comprobamos que la pajita quede flotando cuando la colocamos en un vaso alto con agua, si no es así modificamos la cantidad de sal o arena. Hacemos una marca con rotulador en el punto de la pajita que está justo en la superficie del agua. Sacamos la pajita y la cerramos por el otro extremo, el densímetro tiene ya una marca que tomaremos como referencia.

Pero más que conocer el valor exacto de la densidad, nos interesa comparar si un líquido desconocido es más o menos denso que el agua, solo tenemos que observar dónde queda la marca, por encima de la superficie, si el líquido es más denso (agua salada) y por debajo si lo es menos (alcohol).
Podemos calibrar el densímetro colocándolo en otros líquidos de densidad conocida y poner otras marcas. Los valores de la tabla nos pueden servir como referencia, teniendo en cuenta que son aproximados:

Líquido Densidad
(g/cm3)
Gasolina
0.7
Alcohol
0.8
Agua
1
Lejía
1.1

¿En qué nos basamos?

En este experimento estamos aplicando el principio de Arquímedes: "todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado".
Cuando introducimos la pajita en el líquido actúan sobre ella dos fuerzas, su peso hacia abajo y el empuje del líquido hacia arriba, del resultado de aplicar ambas fuerzas depende que un cuerpo flote o se hunda. El peso de la pajita siempre será el mismo pero el empuje no. Un líquido más denso que el agua hace que el empuje sea mayor y veremos la marca por encima de su superficie (agua salada), por el contrario si es menos denso, el empuje es menor y veremos la marca por debajo de la superficie (alcohol).

Véase también

Fuente