Problemas sobre características y uso de la probeta. Volúmenes irregulares

1) La figura 1 nos muestran seis probetas con agua. Para cada una de ellas indica:

a)El alcance.

b)La apreciación.

c)La estimación de cada medida.

d)El volumen que indica cada probeta

Figura 1. Haz clic para ver la imagen mas grande

2) Realiza el dibujo de tres probetas que tengan las siguientes características:

• Probeta 1: Alcance = 100mL y Apreciación= 5mL
• Probeta 2: Alcance = 40mL  y Apreciación 2mL
• Probeta 3: Alcance = 30mL y Apreciación = 1mL

3) En la Figura 2 se observan varias probetas con agua antes de sumergir los objetos que se muestran en la figura 3. Al sumergirlos el nivel de agua de cada probeta se eleva según se muestra en la figura 4.

(Recomendamos hacer el ejercicio 1 antes de comenzar con éste ejercicio)

Figura 1.  Probetas con agua antes de introducir los objetos.

Figura 3. Objetos que se introducirán en las probetas para determinar su volumen

Figura 4. Probetas con agua y objetos totalmente sumergidos en agua.

Indicar para cada probeta:

a) La medida de volumen de agua antes de introducir el objeto, con su correspondiente incertidumbre.

b) Medida de volumen luego de introducir el objeto, con su correspondiente incertidumbre.

c) Realiza los planteos que correspondan para hallar el volumen de los objetos con su correspondiente incertidumbre.

Determinación del volumen de un sólido irregular

Ya hemos visto que si un cuerpo sólido tiene forma regular, podemos calcular su volumen conociendo sus dimensiones y utilizando la ecuación adecuada. Pero la pregunta que debemos responde ahora es:

¿Cómo calculamos el volumen de un sólido de forma irregular?

Una forma fácil de hacerlo es utilizando un recipiente graduado y un líquido. El procedimiento que estudiaremos a continuación se denomina "medida del volumen por desplazamiento de líquido".

Supongamos que queremos medir el volumen de una piedra de forma irregular. Para ello seguiremos los siguientes pasos:

Haz clic sobre la imagen para aumentar su tamaño

1) Medimos el volumen de agua que hay en la probeta, que llamaremos volumen inicial e indicaremos Vi.

2)Introducimos la piedra en la probeta, sumergiéndose totalmente y provocando que el nivel de agua suba. Ahora registraremos este nuevo volumen y lo indicaremos Vf (volumen final)

3)Si al volumen final, que corresponde al del agua mas el de la piedra, le restamos el volumen inicial, que sólo era el del agua, nos dará como resultado el volumen de la piedra.

En ciencias es común utilizar la letra griega DELTA mayúscula, para indicar la variación de una magnitud. Esta variación se calcula siempre restando el valor final de la magnitud menos el valor inicial.

Este método para determinar el volumen de un cuerpo sólido de forma irregular es muy práctico pero puede tener algunas limitaciones que en algunos casos se puede llegar a solucionar.Alguna de ellas pueden ser:

• Que el cuerpo se disuelva en el líquido
• Que el cuerpo sea muy grande y no tengamos recipientes graduados de ese tamaño
• Que el cuerpo flote en el líquido y no se hunda totalmente en ella. En este caso la diferencia de volumen que se registra en el nivel del líquido, sólo representará la porción del cuerpo que se encuentra sumergida.

Determinación del volumen de un líquido

Para determinar el volumen de un líquido se utilizan recipientes graduados, por ejemplo probetas, vasos de Bohemia o pipetas. 

También pueden utilizarse recipientes aforados como por ejemplo matraces aforados. Se llaman aforados porque poseen un aforo (o marca) en el cuello del matraz. El matraz aforado es capaz de medir un único valor de volumen cuando el nivel de líquido coincide con el aforo. El que se presenta en la figura 1, mide 250 mL indicado por el fabricante (la incertidumbre también es indicada por el fabricante).

Figura 1. El verbo Probar viene del latín; probare (examinar, ensayar, comprobar) 

Pipeta viene del latín; pipia (flauta) El sufijo eta del latín significa pequeño

Si utilizamos una probeta para determinar el volumen de un líquido, primero debemos pasar el líquido a la probeta.

Luego que el líquido está en la probeta y para realizar la medición correctamente debemos tener en cuenta una serie de precauciones

• La probeta debe mantenerse vertical y esto se logra fácilmente apoyando su base sobre una superficie horizontal. Figura 2

Figura 2

• Para obtener una medida correcta debemos tener los ojos a la misma altura que el nivel de líquido. Si observamos desde arriba arriba leeríamos un valor mayor y desde abajo uno menor. Figura 3

Figura 3

• Si observamos con atención el nivel del líquido podremos ver que su superficie no es totalmente horizontal, sino que es curva. Generándose lo que se denomina, menisco (del griego mênisko, significa "media luna") cóncavo o menisco convexo. Figura 4

Figura 4

En la figura 4.a vemos representada una probeta con agua donde se forma un menisco cóncavo y la lectura debe realizarse tomando como referencia la parte mas baja de la curva. En la figura 4.b la probeta contiene mercurio (símbolo químico: Hg) que forma un menisco convexo y debe tomarse como referencia para realizar la lectura del volumen, la parte más alta de la curva formada por el líquido.

Siempre que utilices una probeta, toma nota de su apreciación y alcance, ademas de registrar la medida con su correspondiente incertidumbre

La Probeta