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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