Determinação da massa especifica

Determinação da massa especifica

ITACOATIARA/AM Março de 2011

ITACOATIARA/AM Março 2011

Introdução:

A experiência realizada teve o intuito de determinar a massa específica e a densidade relativa - ou simplesmente densidade - de determinadas substâncias. Muitas vezes, confunde-se densidade com massa específica, talvez por serem semelhantes quanto ao âmbito da fórmula, mas estas diferem justamente pelo fato de a densidade ser adimensional enquanto que a massa específica possui uma determinada unidade. Isto ocorre porque a massa específica é calculada a partir de dados experimentais de uma substância, enquanto que a densidade é calculada a partir de uma substância, a qual é tomada como referência para se calcular a densidade de outras substâncias. Geralmente, essa substância referência é a água.

A determinação da massa específica de uma substância experimentalmente é muito simples, pois basta calcular a diferença de volume ocasionada quando esta estiver imersa em um líquido. O valor numérico da massa específica e da densidade, para que melhor se possa compreender, é como se determinasse o peso dessa substância. Se a sua massa específica for maior que a do líquido, cuja densidade é tomada como referência, a localização desta substância numa proveta, por exemplo, será abaixo do líquido; sendo menor a massa específica, esta ficará na superfície.

2- Parte Teórica

Conceito de Densidade: A densidade absoluta é definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume:

A massa específica dos sólidos e líquidos, segundo o Sistema Internacional de

Unidades é expressa em quilograma por metro cúbico (kg/m3). A massa específica absoluta é uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma massa específica própria, que a identifica 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, (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 equilibrar o peso do líquido que agora foi desalojado pelo sólido. Na situação presente, porém, o empuxo estará agindo sobre o sólido, equilibrando 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 analítica. Em princípio, qualquer líquido pode ser empregado para determinação da densidade. A água a ser utilizada nas medidas de massa específica deve ser destilada 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.

3- Objetivos:

a. Encontra a densidade de quatro paralelepípedos através de suas medidas e seus volumes.

b. Encontrar a massa especifica da água através de um densímetro.

c. Encontrar a massa especifica de um corpo sólido através do deslocamento da água pelo seu volume.

4- Materiais Utilizados nos Experimentos:

 Balança de Precisão: A Balança Precisão é do tipo mais utilizado em laboratório de física sendo de manipulação simples, é uma balança de extrema precisão de medidas.

 Proveta: Usada para medidas não rigorosas de volumes líquidos. A proveta utilizada no experimento era de capacidade de 250 mL.

 Régua: Graduada em 50 cm.

 Corpos de Provas: Na quantidade de dois.

 Barbante: Do tipo nylon.

 Água: Para utilizar na proveta.

5- Procedimento Experimental 1

No experimento de número um sobre hidrostática realizado no laboratório de física utilizou-se uma balança, quatro corpos de prova em forma de um paralelepípedo e uma régua.

O procedimento deste se deu com as medições das arestas dos corpos sólidos para encontrarmos o volume de cada um, através da formula V = a.b.c, onde a = Comprimento, b = Largura e c = Altura, após medimos a massa dos mesmos por meio da balança, conseqüentemente encontramos a densidade para cada um dos corpos e finalmente tiramos a média para obtermos um valor aproximado de µ = 2,85 g/cm3.

5- Resultado 1.

 Medimos com uma régua as dimensões de todos os corpos de prova, onde obtivemos os seguintes resultados na tabela a seguir N°01.

Comprimento (cm) Largura (cm) Altura (cm)

 Tabela onde se encontra os cálculos dos volumes de cada corpo, assim como as sua massas, encontrando assim a densidade para cada um deles na última coluna da mesma.

Com os cálculos feitos através dos dados acima encontramos uma média para esse de corpo de 2,84 g/cm3 para sua densidade. Sendo assim no sistema internacional igual a 2,84 x 10-3 kg/m3. Portanto o material dos corpos de prova utilizados no experimento é constituído de alumínio segundo a tabela internacional de densidade dos elementos químicos. Gráfico da densidade, isto é, massa sobre volume.

Encontrando a tangente deste gráfico como tgø = 2,86 sendo ø = 700.

6- Procedimento Experimental 2 e Resultado 2.

Para o segundo experimento obtemos a massa da proveta vazia através da balança encontrando 155,1g. Após colocamos na proveta uma quantidade de água de 210 ml e novamente colocamos na balança e encontramos uma massa de 352,0g em seguida determinamos a quantidade de água que estava contido na proveta através da formula: Massa Final – massa Inicial, achando um valor de 196,9ml. Em seguida colocamos o densímetro na proveta com 210 ml de água, na qual se encontrou uma densidade de 1000 kg/m3. Concluindo que é o mesmo valor tabelado, finalmente o professor comentou se o liquido fosse outro, por exemplo, álcool a densidade seria diferente, pois cada elemento possui apenas uma densidade especifica.

7- Procedimento Experimental 3.

Neste último experimento devemos encontrar o valor da massa especifica de um corpo sólido, através de seu volume pelo deslocamento da água, seguindo os seguintes passos: 1. Iniciamos medindo a massa dos corpos de prova em uma balança o qual obtemos um valor para o primeiro uma massa igual a 133,00g e 144,70 para o segundo corpo. 2. Após esse o procedimento acima colocamos na proveta 150 ml de água. 3. Inserimos os corpos de prova um de cada vez no interior do líquido contido na proveta e anotamos os volumes finais indicado na proveta. 4. Determinamos através de cálculo o volume do corpo pela

proveta

formula: Vcorpo = volume final – volume inicial indicado na 5. Determinamos a Massa Específica de cada corpo de prova.

7- Resultado Experimento 3.

Ao executar os procedimentos a cima descrita verificou que o volume deslocado pela água é igual o volume do sólido, então para o primeiro corpo foi de 19 ml, em seguida determinou a massa especifica com um valor de 7,0 g/ml. Portanto este corpo é formado por Latão. Prosseguindo o experimento com o segundo corpo observou um deslocamento do volume de 19 ml, consequentemente encontrou-se uma massa especifica de 7,61 g/ml. Achamos o elemento que o corpo é formado de Ferro.

6- Conclusão

Na conclusão deve ser abordada a experiência e os resultados obtidos, e qual a comparação com o modelo teórico e com os resultados conhecidos.

Após a realização dos experimentos, foi concluído que a massa específica e a densidade relativa de materiais podem ser facilmente calculadas na prática, e que tais valores acabaram sendo mais próximos que o esperado, já que foram utilizados, diversas vezes, materiais não apropriados, como cadinhos trincados e com volumes não aferidos, e até mesmo reagentes com suas purezas não comprovadas.

Também foi concluído que massa específica e temperatura são inversamente proporcionais, ou seja, com o aumento da temperatura a massa específica diminui devido à expansão térmica (aumento do volume). A relação dos diversos acetatos não foi possível devido a erros analíticos, como não padronização de métodos, materiais e material humana (grupos de laboratório altamente diversificados).

8- Referências Bibliográficas.

NUSSENZUEIG, H. Moisés – Curso de Física Básica: 4° edição, ed.

Edgard Blucher ltda. 2003.

TIPLER, Paul A. – Física vol.2: 3° edição; Rio de Janeiro: ed. Guanabara koggans. A 1994.

RESNICK, R. HALLIDAY, D. - Física 2 - 4.ª Edição, RJ/RJ: LTC - Livros Técnicos e Científico, 1984.

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