Actividad "Densímetro Casero"

Descripción¶

En biotecnología industrial, conocer la densidad de un caldos de cultivo es vital. A medida que las levaduras consumen azúcar (alta densidad) y producen etanol (baja densidad), la densidad total de la mezcla disminuye. Esta actividad te reta a construir un instrumento de bajo costo para medir este cambio.

Objetivos de aprendizaje¶

Aplicar el Principio de Arquímedes para relacionar el volumen sumergido con la densidad del líquido.
Construir y calibrar un densímetro simple.
Determinar la concentración relativa de solutos en muestras desconocidas.

Materiales¶

Pajilla (popote) plástica o tubo de ensayo pequeño.
Plastilina o arcilla.
Marcador permanente de punta fina.
Regla.
Recipientes transparentes (vasos o probetas).
Agua.
Azúcar.

Marco Teórico: ¿Por qué flota?¶

Un objeto flota cuando la fuerza de empuje ( $E$ ) iguala a su peso ( $P$ ). Según Arquímedes: $E = \rho_\text{liquido} \cdot g \cdot V_\text{sumergido}$ .

En equilibrio:

m_\text{objeto} \cdot g = \rho_\text{liquido} \cdot g \cdot V_\text{sumergido}

Despejando el volumen sumergido:

V_\text{sumergido} = \frac{m_\text{objeto}}{\rho_\text{liquido}}

Conclusión clave: Si la densidad del líquido ( $\rho_\text{liquido}$ ) aumenta, el volumen necesario para soportar el peso disminuye. El densímetro flota más alto en líquidos más densos.

Instrucciones¶

Parte 1: Construcción¶

Tome la pajilla y selle un extremo con una bolita de plastilina.
Añada suficiente plastilina para que la pajilla flote verticalmente en un vaso con agua, pero sin hundirse completamente ni tocar el fondo. Debe quedar aproximadamente la mitad de la pajilla fuera del agua.

Parte 2: Calibración¶

Punto Cero (Agua pura): Coloque el densímetro en agua pura ( $\approx 1.0 \text{ g/mL}$ ). Marque con el plumón el nivel exacto del agua en la pajilla. Etiquételo como “0%”.
Punto Alto (Jarabe): Prepare una solución saturada de azúcar (o use una concentración conocida, ej. 20% p/v). Coloque el densímetro. ¿Flota más arriba o más abajo? Marque este nuevo nivel.
Escala: Use la regla para dividir el espacio entre ambas marcas en unidades arbitrarias o grados Brix estimados.

Parte 3: El reto de medición¶

El profesor le entregará 3 “muestras de fermentación” (soluciones con diferente cantidad de azúcar).

Use su densímetro para medirlas.
Ordénelas de mayor a menor concentración de azúcar.
Identifique cuál muestra corresponde a la fermentación más avanzada (menor azúcar residual).

Preguntas de discusión¶

Si usara una pajilla más delgada (menor diámetro), ¿el instrumento sería más o menos sensible? ¿Por qué?
¿Cómo afecta la temperatura a su medición? (Piense en la densidad del agua caliente vs fría).

Entregable¶

Foto de su densímetro calibrado.
Tabla con los resultados de las muestras desconocidas.

Rúbrica de Evaluación¶

Criterio	5 Puntos	3 Puntos	1 Punto
Construcción y Calibración	Densímetro funcional, estable y con marcas de calibración claras (0% / Alto).	Funcional pero inestable o marcas confusas.	No funciona o no está calibrado.
Medición	Ordena correctamente las 3 muestras por densidad (azúcar).	Ordena incorrectamente 1 muestra.	Orden aleatorio o incorrecto.
Comprensión Conceptual	Explica correctamente funcionamiento basado en Arquímedes.	Explicación vaga o incompleta.	No entiende por qué flota más o menos.