PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
CAMPUS POÇOS DE CALDAS
DENSIDADE ABSOLUTA
OU
MASSA ESPECÍFICA
CURSO ENGENHARIA CIVIL – QUÍMICA EXPERIMENTAL
PROFESSORA: ANA PAULA BRESCANCINI RABELO
CARLOS EDUARDO BARALDI
AGOSTO de 2010
SUMÁRIO
RESUMO PÁGINA 3
OBJETIVO PÁGINA 4
INTRODUÇÃO PÁGINA 5
MATERIAIS PÁGINA 7
MÉTODOS PÁGINA 9
RESULTADOS PÁGINA 12
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS COM A LITERATURA PÁGINA 14
CONCLUSÕES PÁGINA 17
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS PÁGINA 18
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RESUMO
O presente relatório refere-se a um estudo experimental
realizado no laboratório de Química da Faculdade Pontifícia
Universidade Católica de Minas Gerais, campus Poços de Caldas,
sob orientação da professora Ana Paula Brescancini Rabelo.
O experimento realizado foi sobre densidade absoluta ou
massa específica, nesse estudo foi usado o princípio de
Arquimedes.
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OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é determinar experimentalmente a
massa específica de um material sólido (Cobre – Cu), e a massa
específica de um líquido (Água – H 2O) em sua temperatura
ambiente e depois em temperatura de 50ºC.
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INTRODUÇÃO
CONCEITO DE DENSIDADE:
A densidade absoluta é definida como a quantidade de massa
em uma unidade de volume:
ρ=mv
A massa específica dos sólidos e líquidos, segundo o
Sistema Internacional de Unidades é expressa em quilograma por
metro cúbico (kg/m 3). A massa específica absoluta é uma
propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma
massa específica própria, que a identif ica e a diferencia das outras
substâncias.
O Princípio de Arquimedes explica que um fluído em
equilíbrio age sobre um sólido nele imerso (parcial ou totalmente)
com uma força vertical orientada de baixo para cima, denominada
empuxo, aplicada no centro de gravidade do volume de fluído
deslocado, cuja intensidade é igual a do peso do volume de fluído.
A massa específica de um corpo sólido pode ser definida
como, a relação entre a massa de um corpo sólido e a massa de
um volume igual de um líquido. A massa específica relativa é
característica para cada sólido, e depende basicamente de dois
fatores: dos elementos químicos que constituem o corpo sólido,
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(composição química), e a maneira como estes elementos estão
arranjados dentro da estrutura.
Se mergulhar no líquido um corpo sólido de forma e volume
idênticos aos da porção líquida, não se alteram as condições de
equilíbrio para o líquido. Então, as forças hidrostáticas, cuja
resultante é o empuxo, continuarão a equil ibrar o peso do líquido
que agora foi desalojado pelo sólido. Na situação presente, porém,
o empuxo estará agindo sobre o sólido, equil ibrando o peso.
A determinação da densidade pelo Método de Arquimedes
envolve unicamente medidas de massa. Em virtude disso, a massa
específica pode ser determinada com grande precisão e exatidão,
em uma balança analít ica.
Em princípio, qualquer líquido pode ser empregado para
determinação da densidade. A água a ser uti l izada nas medidas de
massa específica deve ser desti lada e recém-fervida. Como a
massa específica da água vária em função da temperatura, o valor
do cálculo da massa específica deve considerar essas variações.
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MATERIAIS
BALANÇA ANALÍTICA : A Balança Analít ica é de
uso mais restrito, pois precisam de cuidados especiais
em sua manipulação, é uma balança de extrema
precisão de medidas.
PROVETA: Usada para medidas não rigorosas de
volumes líquidos. As provetas apresentam capacidade
que variam de 10 a 2000 mL ou mais. As de menor
capacidade são graduadas em 0,1 mL.
BALÃO VOLUMÉTRICO: Usado para preparar
soluções de concentração rigorosa e para medir o
volume de líquidos. Assim, como todo o material de
medida exata, não devem ser aquecido, nem introduzir
sólidos no seu interior.
Os balões volumétricos são de vidro e as capacidades mais
freqüentes são as de 50, 100, 250, 500 e 1000 ml.
PISSETA: Seu uso destina-se em laboratórios para
descontaminação, lavagem de materiais ou utensíl ios de
laboratório em geral, também para aplicação em outros
recipientes quando a quantidade a ser aplicada não
interfere no resultado.
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SÓLIDO (METAIS) - COBRE: É um elemento
químico de símbolo - Cu. À temperatura ambiente o
cobre encontra-se no estado sólido. Classif icado como metal de
transição. É um dos metais mais importantes industrialmente, de
coloração avermelhada, dúcti l , maleável e bom condutor de
eletricidade. O cobre é uti l izado atualmente, para a produção de
materiais condutores de eletricidade (f ios e cabos), e em ligas
metálicas como latão e bronze.
ÁGUA: É uma substância química composta de
hidrogênio e oxigênio, sendo essencial para todas as
formas conhecidas de vida. Algumas vezes, no uso
típico, a água se refere apenas à sua forma ou estado líquido, mas
a substância também possui um estado sólido, o gelo, e um estado
"gasoso", mais corretamente denominado de vapor de água ou
vapor.
TERMÔMETRO: Os mais conhecidos
termômetros baseiam-se no efeito de dilatação
estabelecido na termodinâmica. A dilatação acontece
quando uma barra l igada a outra de metal diferente são aquecidas
ou esfriadas.
MÉTODOS
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MASSA ESPECIFICA DE SÓLIDOS (METAL - COBRE)
Para o cálculo da densidade absoluta ou massa especif ica é
usado o método de Arquimedes.
ρ=mv
Onde:
M = massa
V = volume
Para isso tem que ter em mãos o valor da massa e o valor do
volume do metal.
Para obter o valor da massa do metal, foi usada uma balança
analít ica, e assim foi extraído o valor da massa do cobre.
Massa do Metal (Cobre – Cu): 24,98g ou 0,02498kg.
Para obter o valor do volume do metal, foi usado proveta,
água e o metal.
Primeiramente foi colocado água na proveta, e foi anotado o
volume, que no experimento foi igual a 80,0mL, depois foi
introduzido o metal dentro da proveta e com isso o volume da água
subiu para 82,8mL. Para o calculo do volume foi subtraído o valor
f inal do valor inicial.
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volume=valor final – valor inicial
volume=82,8mL– 80,0mL
Volume do Metal: 2,80mL ou 0,0000028m 3.
MASSA ESPECIFICA DE LÍQUIDOS (ÁGUA)
Para o cálculo da densidade absoluta ou massa especif ica é
usado o Método de Arquimedes.
ρ=mv
Onde:
M = massa
V = volume
Para isso tem que ter em mãos o valor da massa e o valor do
volume do líquido.
Para obter o valor da massa do líquido, foi usado um balão
volumétrico com volume de 100,0mL.
Primeiramente foi pesado o balão volumétrico na balança
analít ica e anotado o peso inicial que era de 60,810g, logo depois
foi colocado no balão volumétrico o líquido (água) e com a balança
analít ica foi novamente pesado o balão volumétrico e anotado seu
peso final que era de 160,6307g.
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massa=valor final – valor inicial
massa=160,6307 g– 60,810 g
Massa do Líquido (Água – H 2O): 99,8207g ou 0,0998207kg.
Neste caso não é necessário calcular o volume, pois no
próprio balão volumétrico já é dado o volume do líquido.
Volume do Líquido: 100,0mL ou 0,0001m 3.
Para calcular a diferença do resultado obtido em sala de aula
com os resultados fornecidos pelos l ivros, foi usado as formular
abaixo:
Eabsoluto=X – X tabelado
X = valores obtidos em sala de aula
X tabelado = valores fornecidos pelos l ivros
Erel .= EabsolutoX tabelado
E porcentual=Erel .×100
RESULTADOS
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Massa Específica
ρ=mv
Peso Específico
pesoespec í fico=mv×g
Massa Líquido
massa líquido=valor final – valor inicial
Volume
volume=valor final – valor inicial
Especif icação do Sólido (Cobre – Cu)
Temperatura da Água - Ambiente
Massa = 24,98g ou 0,02498kg.
Volume = 2,80mL ou 0,0000028m 3.
Resultado:
ρ=mv
ρ= 0,02498kg
0,0000028m3
ρ=8.921,428kg /m3
Especif icação do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água – 25ºC
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Massa = 99,8207g ou 0,0998207kg.
Volume = 100,0mL ou 0,0001m 3.
Resultado:
ρ=mv
ρ=0,0998207 kg
0,0001m3
ρ=998.207kg /m3
Especif icação do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água – 50ºC
Massa = 99,8207g ou 0,0998207kg.
Volume = 100,0mL ou 0,0001m 3.
Resultado:
ρ=mv
ρ=0,078456 kg
0,00008m3
ρ=980,70kg /m3
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS COM A LITERATURA
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VALORES OBTIDOS DA LITERATURA
Massa Específica do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água - 25ºC
1.000,00kg/m3
Massa Específica do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água - 50ºC
987,20kg/m3
Massa Específica do Sólido (Cobre – Cu)
Temperatura da Água - 25ºC
8.920,00Kg/m3 – 8.960,00kg/m3
VALORES OBTIDOS EM SALA DE AULA
Massa Específica do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água - 25ºC
998,207kg/m3
Massa Específica do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água - 50ºC
980,70kg/m3
Massa Específica do Sólido (Cobre – Cu)
Temperatura da Água - 25ºC
8.921,428kg/m3
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DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
1. Compare os valores calculados da densidade com os valores
teóricos. Em cada caso calcule o erro porcentual. Explique o
porquê desta diferença nos valores da densidade.
Massa Específica do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água - 25ºC
Eabsoluto=998,207 kg/m3– 1.000,00kg /m3
Eabsoluto=1,793kg /m3
Erel .= 1,793 kg/m3
1.000,00 kg/m3
Erel .=0,001793
E porcentual=0,001793×100
E porcentual=0,18 %
Massa Específica do Líquido (Água – H 2O)
Temperatura da Água - 50ºC
Eabsoluto=980,70 kg/m3– 987,20kg /m3
Eabsoluto=6,50kg /m3
Erel .= 6,50kg/m3
987,20kg/m3
Erel .=0,006584
E porcentual=0,001793×100
E porcentual=0,658 %
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Massa Específica do Sólido (Cobre – Cu)
Temperatura da Água - 25ºC
Eabsoluto=8.921,428kg /m3– 8.920,00kg /m3
Eabsoluto=1,428kg /m3
Erel .= 1,428 kg/m3
8.920,00kg/m3
Erel .=0,00016
E porcentual=0,00016×100
E porcentual=0,016 %
2. Quais os erros mais comuns que podem ser cometidos no uso
do balão volumétrico e proveta?
R: Dilatação e contração provocadas pela variação de
temperatura, calibração imperfeita do aparelho, leitura errada
do volume do líquido.
3. Certo líquido insolúvel na água tem densidade igual a
1,200g/mL. Esse líquido deve flutuar ou afundar na água?
R: Como a densidade do líquido insolúvel é de 1,200g/mL e
por tanto o líquido insolúvel é mais denso que a água, esse
líquido deve afundar.
4. A densidade depende da temperatura? Explique sua resposta.
R: Sim, com o aquecimento da água suas moléculas antes
afastadas se aproximam aumentando assim sua densidade.
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CONCLUSÕES
Conclui-se nesse experimento que devemos tomar
muito cuidado com a manutenção dos equipamentos, pois
os valores calculados têm que ser de precisão muito alta.
O cuidado com a leitura do equipamento também é
muito importando, pois se a leitura não for exata, também
haverá erro no cálculo.
Nota-se que a temperatura da água influência
bastante em sua densidade, tendo isso em mente, é
possível calcular massa específica de vários sólidos e
líquidos.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.webcalc.com.br/
http://alfaconnection.net/pag_avsf/l iq0102.htm#LIQ010204
http:// lqes.iqm.unicamp.br/
http://pt.wikipedia.org
http://www.cimentoitambe.com.br/massa-cinzenta/peso-massa-ou-
densidade/
http://www.coladaweb.com/fisica/mecanica/hidrostatica
http://www.feiradeciencias.com.br/sala19/texto74.asp
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