Determinação da massa específica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL 
CENTRO DE TECNOLOGIA – CTEC 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA 1 
 
 
 
 
 
19212428 - Carlos Eduardo Nunes de Oliveira 
19210769 - Norrane Ferreira Gabriel 
 
 
 
 
Docente: Maritza Montoya Urbina 
Monitor: Jhonata Henrique de Oliveira Silva 
 
 
 
 
Determinação da massa específica 
 
 
 
 
 
 
Maceió - AL 
16 - MARÇO - 2023 
Carlos Eduardo Nunes de Oliveira 
Norrane Ferreira Gabriel 
 
 
 
 
 
 
Determinação da massa específica 
 
 
 
 
 
Este relatório faz parte do sistema de 
avaliação da disciplina: Laboratório de 
Engenharia Química 1, do curso de 
Engenharia Química, pelo centro de 
tecnologia da Universidade Federal de 
Alagoas, sob orientação da professora 
Maritza Montoya Urbina. 
 
 
 
 
 
 
Maceió - AL 
16 - MARÇO - 2023 
 
Resumo 
 
A densidade e a massa específica são propriedades muito importantes que 
relacionam massa e volume, e conhecê-las é essencial para análises experimentais 
de um corpo e de substâncias. O presente estudo da prática de Laboratório de 
Engenharia Química 1 aborda a determinação da massa específica de uma solução. 
Neste experimento, a propriedade de uma substância em relação a massa por uma 
unidade de volume foi abordada. Na prática utilizou-se o instrumento de medição de 
densidade e massa específica, o picnômetro, permitindo análises de precisão, 
cálculos de massa específica, erros relativos entre os dados experimentais da solução 
e curva de calibração. Em termos quantitativos, a massa específica encontrada na 
concentração de 2% obteve um erro maior que 5%, já na concentração de 4% obteve 
um erro menor que 1%. Em relação a densidade relativa, obtevesse os mesmos erros 
ja que assumiu-se que massa específica da água a 4°C é de 1g/mL. 
 
Palavras-chaves: Densidade; Massa Específica; Picnômetro; Análise; Cálculo; Erro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
INTRODUÇÃO .................................................................................................. 4 
OBJETIVOS ...................................................................................................... 7 
MATERIAIS E REAGENTES ............................................................................ 8 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................ 9 
RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................... 10 
CONCLUSÃO ................................................................................................. 14 
REFERÊNCIAS .............................................................................................. 15 
ANEXOS ......................................................................................................... 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
A densidade e a massa específica são propriedades que determinam a razão 
entre o volume e a massa. A densidade determina relaciona a massa de um material 
ao volume que ele ocupa, e é dada pela seguinte equação. A massa específica, por 
sua vez, determina a relação de uma quantidade de matéria por unidade de volume 
de uma substância qualquer. 
 
 𝜌 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
 (1) 
 
A diferença entre as duas é que a densidade se refere a um corpo, já a massa 
específica á uma substância, que foi o caso do estudo deste relatório experimental. 
Elas se relacionam justamente por determinarem a razão de massa por volume. A 
densidade relativa é razão entre a massa específica () ou peso específico () de uma 
substância e a massa/peso específico de outra tomada como referência. A relação 
entre as densidades de diferentes substâncias com a densidade da água é 
denominada densidade relativa. 
 
 𝛿 = 
ρ
𝜌0
 (2) 
Sendo: 
: densidade relativa; 𝜌0: massa específica referência. 
 
As unidades de densidade e massa específica são as mesmas. A massa 
específica de uma substância é constante, já a densidade varia conforme o corpo. 
Mesmo sendo a mesma equação utilizada, massa específica e densidade são 
diferentes. Essas propriedades de uma substância dependem, em geral, da 
temperatura e da pressão. A densidade dos sólidos é maior que a dos líquidos e esta, 
por sua vez, é maior que a dos gases. Este fato pode ser explicado pela quantidade 
de massa em um pequeno volume, como é o caso dos sólidos, que contém uma 
consistência muito alta o que resulta em uma densidade maior. As moléculas dos 
sólidos são muito unidas umas às outras, o que não ocorre nos líquidos e gases. 
5 
 
A temperatura afeta as medidas de densidade, quanto maior a temperatura 
menor a densidade. A variação de pressão em sistemas gasosos afeta as medidas de 
densidade, pois altera o volume ocupado pelo gás. Líquidos e sólidos, por outro lado, 
são substâncias essencialmente incompressíveis e a variação de sua densidade com 
a pressão usualmente é desprezível, a densidade de líquidos e sólidos depende mais 
da temperatura do que da pressão. 
Alguns instrumentos são utilizados para determinação de massa específica. O 
principal é o picnômetro, que determina a densidade de corpos sólidos ou líquidos, é 
um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o volume do 
fluido que contenha seja invariável. Para cálculos experimentais, o picnômetro é 
pesado sem a solução, logo após pesado com a solução adicionada, a diferença 
dessas massas dará a massa da solução. Por já saber o volume do equipamento, 
assim será possível calcular com o quociente destes valores a massa específica da 
solução. 
Há outras formas e métodos para se determinar a massa específica como 
procedimentos laboratoriais gravimétricos, técnica do empuxo. O método mais 
amplamente usado é a técnica do empuxo, que usa o princípio de Arquimedes: um 
corpo imerso em fluido indica uma perda aparente de peso igual ao peso do fluido que 
ele desloca. Este princípio clássico, de cerca de 200 a.C., é exatamente o que é usado 
atualmente para determinar a densidade de forma gravimétrica. Assim, a medição 
precisa da densidade é altamente dependente de valores exatos de peso. 
No método gravimétrico de deslocamento, o volume de uma amostra sólida é 
determinado pela observação do aumento do nível do líquido no qual a amostra está 
submersa. Por outro lado, quando um objeto de volume conhecido é submerso em um 
líquido com densidade desconhecida, a diferença nos valores de peso (no ar e no 
líquido) pode ser usada para determinar a densidade do líquido. Pode-se usar também 
o medidor digital, um tubo de vidro oco que vibra em determinada frequência. A 
frequência varia quando o tubo é preenchido com amostras diferentes: quanto maior 
a massa da amostra, menor será a frequência. Medidores de densidade digitais 
funcionam medindo a frequência e convertendo-a em densidade. 
 
 
 
 
6 
 
Figura 1 – Método gravimétrico. 
 
Fonte: Mettler Toledo. 
Na indústria, algumas aplicações utilizam da densidade como uma variável 
importante como uma esfera cerâmica que pesa menos que uma do mesmo tamanho 
de aço, ou seja, sua estrutura interna mais espaço aparente, é menos poroso, com 
isso, mais massa, mais peso. É importante definir qual o material ideal para aplicação 
de esferas em um processo produtivo, e a densidade é um fator de grande relevância 
pois impacta diretamente na performance. A moagem por exemplo, utiliza esferas de 
alta densidade e dureza, para fazer a trituração do material com mais eficiência e sem 
eliminação de resíduos que poderiam impregnar na mistura. Com filtrostambém, 
utiliza-se de esferas de baixa densidade pela característica mais porosa. A cerâmica 
por exemplo, é importante para que o meio a ser filtrado passe por dentro, deixando 
seus resíduos. A água é filtrada tanto mecanicamente (retenção de resíduos) quanto 
biologicamente (bactérias nitrificantes que se alojam aos poros da mídia filtrante 
esférica de cerâmica e melhoram as propriedades da água). 
Portanto é de extrema importância na engenharia e nas aplicações de vários 
processos e operações unitárias o conhecimento da densidade e massa específica de 
um corpo e/ou substância. Elas ajudam trazer melhorias para processos industriais 
através de sua propriedade e característica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
OBJETIVOS 
 
Conhecer como se determina a massa específica de uma mistura utilizando o 
método do picnômetro, bem como fazer uma análise de erros a partir da comparação 
com dados tabelados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS E REAGENTES 
 
 Balança analítica; 
 Bastão de vidro; 
 Béquer; 
 Espátula; 
 Papel toalha; 
 Picnômetro; 
 Proveta; 
 Termômetro; 
 Água destilada; 
 Cloreto de Sódio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
A princípio realizou-se os cálculos necessários para a iniciação do experimento 
com concentração de 2/4%. Em seguida, transferiu-se 100mL de água destilada para 
a proveta, logo após, colocou-se em um béquer para medição de sua massa em uma 
balança analítica tarando-a logo em seguida. Depois, converteu-se o volume medido 
para o béquer e registrou-se a massa aferida. Na sequência, pesou-se na balança o 
cloreto de sódio em um béquer previamente tarado, converteu-se a massa obtida para 
o béquer com água e com o auxílio de um bastão de vidro homogeneizou-se a mistura. 
A seguir, mediu-se a temperatura da solução com um termômetro. 
 Em seguida segurou-se o picnômetro com papel toalha a fim de evitar a 
transferência de gordura dos dedos para a vidraria e transferindo-se uma pequena 
porção da solução preparada para o picnômetro e logo após, descartando-a. 
Posteriormente pesou-se a solução preparada de cloreto de sódio no picnômetro 
antecipadamente tarado na balança analítica e realizou-se os cálculos para a 
determinação da massa específica da solução. 
 
Figura 2 – Picnômetro. 
 
Fonte: Autores (2023). 
10 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Dado inicio ao experimento, primeiro foi medido a massa do solvente (H2O) na 
concentração de 2%, onde a massa do béquer sem água foi de 16,8518g e a massa 
do béquer com água foi de 114,0967. Já na concentração de 4% a massa do béquer 
sem água foi de 11,2650g e a massa do béquer com água foi de 109,619g. 
Posteriormente, foi encontrada a massa do solvente através da equação 3. 
 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑏é𝑞𝑢𝑒𝑟 𝑠𝑒𝑚 á𝑔𝑢𝑎 − 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑏é𝑞𝑢𝑒𝑟 𝑐𝑜𝑚 á𝑔𝑢𝑎 (3) 
 
Após a medição, foi encontrada na concentração de 2% uma massa de 
97,2449g de água destilada em uma béquer de 100mL. Já na concentração de 4% foi 
encontrada uma massa de 98,354g de água destilada. Com todos esses dados, 
realizou-se alguns cálculos para a determinação da massa de cloreto de sódio a 2% 
e a 4%, em que foi encontrada através da equação 4. 
 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 × %𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 (4) 
 
Feito o calculo, foi encontrado uma massa de 1,944898g de cloreto de sódio a 
2%, já na concentração de 4% foi encontrada uma massa de 3,93416g de NaCl. Com 
o cálculo teórico em mãos, adicionou-se 1,9868g e 3,94213g respectivamente em 
béqueres diferentes de cloreto de sódio e em seguida preparou-se a solução, dando 
início a uma nova etapa do experimento, na qual por meio dos cuidados necessários 
no manuseio do picnômetro, pesou-se e depois ambientou-se o picnômetro de 50 mL 
com a solução preparada e em seguida pesou-se novamente o picnômetro só que 
com a solução. Após a medição, pôde-se encontrar a massa da solução através da 
equação 5. 
 
 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 = 𝑚𝑝𝑖𝑐𝑛ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 − 𝑚𝑝𝑖𝑐.+𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 (5) 
 
 Desse modo, os seguintes dados experimentais foram dispostos na tabela 1. 
 
 
 
 
 
 
11 
 
Tabela 1 – Dados experimentais para a solução de 2% e 4%. 
Medida 
para 2% 
Massa 
do 
solvente 
(g) 
Massa 
do 
soluto 
(g) 
Temperatura 
da solução 
(°C) 
Volume do 
picnômetro 
(mL) 
Massa do 
picnômetro 
(g) 
Massa 
do pic. + 
solução 
(g) 
1 97,2449 1,9468 29 50 28,1017 86,6692 
2 97,2449 1,9468 29 50 28,1017 86,6610 
3 97,2449 1,9468 29 50 28,1017 86,5822 
Medida 
para 4% 
--- --- --- --- --- --- 
1 98,354 3,9421 29 50 28,1017 79,54151 
2 98,354 3,9421 29 50 28,1017 79,5168 
3 98,354 3,9421 29 50 28,1017 79,4932 
Fonte: Autores (2023). 
 
Na sequência, realizou-se os cálculos para determinação da massa específica 
por meio da equação 1, onde foi possível realizar a determinção da massa específica 
em cada medição, expressa na tabela 2. 
 
Tabela 2 – Determinação da massa específica. 
Medida para 2% Massa da solução 
(g) 
Volume do 
picnômetro 
Massa específica 
(g/mL) 
1 58,5675 50 1,17135 
2 58,5593 50 1,171186 
3 58,4805 50 1,16961 
Medida para 4% --- --- --- 
1 51,43981 50 1,0287962 
2 51,4151 50 1,028302 
3 51,3915 50 1,02783 
Fonte: Autores (2023). 
 
Por meio do Anexo A estimou-se a massa específica do cloreto de sódio a 2% 
e a 4%, que por meio dela é possível obter para uma temperatura corresponde a 29°C. 
Como, tal temperatura não encontrava-se na tabela, realizou-se uma interpolação 
fazendo uso da equação 6. 
 𝑦 = 𝑦1 +
𝑦2 − 𝑦1
𝑥2 − 𝑥1
(𝑥 − 𝑥1) 
(6) 
 
Percebendo- se que a temperatura se manteve constante nas seis medições, 
assim como a temperatura do laboratório de 29°C, encontrou-se a massa específica 
referente a tal temperatura através da tabela 3 com o auxilio do anexo A. 
 
12 
 
Tabela 3 – Dados para interpolação. 
2% X(°C) 2% Y(g/mL) 
X1 25 Y1 1,01112 
X 29 Y ** 
X2 40 Y2 1,00593 
4% --- 4% --- 
X1 25 Y1 1,02530 
X 29 Y ** 
X2 40 Y2 1,01977 
Fonte: Autores (2023). 
 
Sendo “Y” o valor correspondente a massa específica que se quer encontrar, 
foi possível encontrar um valor de ρ=1,009736 g/ml para a concentração de 2% e 
ρ=1,023825333 g/mL para concentração de 4%. Dispondo da massa específica 
teórica para a solução de cloreto de sódio a 2% e 4% foi possível calcular o erro 
relativo percentual através da equação 7. 
 
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜(%) =
⃒𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜⃒
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
× 100 
(7) 
 
Tendo em mãos a equação 7, foi possível encontrar o erro relativo para cada 
medição, onde está expressa na tabela 4. 
 
Tabela 4 – Erro relativo. 
Medida para 2% Valor experimental 
(g/mL) 
Valor teórico 
(g/mL) 
Erro relativo (%) 
1 1,17135 1,009736 15,98 
2 1,171186 1,009736 15,99 
3 1,16961 1,009736 15,83 
Medida para 4% --- --- --- 
1 1,0287962 1,023825333 0,485519 
2 1,028302 1,023825333 0,437249 
3 1,02783 1,023825333 0,391147 
Fonte: Autores (2023). 
 
Uma vez que o erro relativo percentual foi maior que 5% na concentração de 
2% pode-se afirmar que o picnômetro de 50mL utilizado não obteve resultados 
satisfatórios. Desta forma, pode-se perceber que houve uma má utilização do 
equipamento pelo seu condutor, assim como devesse levar em conta a pouca 
quantidade de soluto. Vale ressaltar que essa vidraria é eficiente na determinação de 
massa específica, por isso que na concentração de 4% obteve-se um valor perto do 
13 
 
teórico, sendo assim essa diferença de erro exorbitante encontrada nas duas 
concentração está ligada a própria, onde quando se tem uma maior quantidade de 
soluto ocasiona em uma maior precisão do equipamento. 
Sabendo-se que a massa específica da água a 4°C corresponde a 1 g/mL, é 
possível analisar o experimento por meio da densidade relativa que é expressada pela 
razão da massa específica(densidade absoluta) de uma substância pela massa 
específica de outra substância tomada como referência, portanto determinou-se a 
densidade relativa da solução nas seis medições utilizando a equação 2 e atribuindo 
na tabela 5. 
 
Tabela 5 – Densidade relativa. 
Medida para 2% ρ (g/mL) d 
1 1,17135 1,17135 
2 1,171186 1,171186 
3 1,16961 1,16961 
Medida para 4% --- --- 
1 1,0287962 1,0287962 
2 1,028302 1,028302 
3 1,02783 1,02783 
Fonte: Autores (2023). 
 
Analisando a tabela 5, é notório perceber que o erro entre os dados 
experimentais e teóricos da densidade relativa dessa solução vão ser os mesmo 
expressos na tabela 4. Portando, viu-se que na concentração de 4% foi encontrada 
uma massa específica coerente, assim como sua densidade relativa, diferentimente 
do que se apresentou na concentração de 2%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
CONCLUSÃO 
 
A partir dos resultados conseguidos experimentalmente constatou-se que o 
método do picnômetro é muito eficiente para a determinação da massa específica de 
um fluido, bem como para a sua densidade relativa, porém na prática se mostrou um 
equipamento que consegue medir com mais precisão em concentrações maiores de 
soluto. Em termos quantitativos, a concentração possuiu um erro maior que 5%, já na 
concentração de 4% viu-se uma concentração menor que 1%. Mas, para que esta 
precisão fosse de fato efetiva alguns cuidados foram tomados com mais vigor, como 
se atentar para a eliminação de bolhas que venham surgir à superfície interna do 
picnômetro, além de não tocá-lo com os dedos, já que a gordura presente na pele 
pode ter sido aderido ao equipamento e com isso interferir no resultado final. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
REFERÊNCIAS 
 
PERRY, R. H.. Perry’s chemical engineers’ handbook. 7th. ed. editor, Don 
W. Green : associate editor, James O’Hara Maloney. McGraw-Hill: 1997. p. 146. 
 
POTTER, M. C.; WIGGERT, D. C.. Mecânica de Fluidos. 3. ed. México: 
Thomson Learning, 2004. 
 
CONSTANTINO, M. G.; SILVA, G. J.; DONATE, P. M.. Fundamentos de 
Química Experimental. V. 53, 2004. 
 
DEL PINO, Miguel. Propriedades dos fluidos. IFSMG. 2018. Disponível em:< 
https://intranet.ifs.ifsuldeminas.edu.br/miguel.toledo/Fenomenos_Transporte/Ano%2
02018/Propriedade%20dos%20fluidos%20-%20versao%202a.pdf>. Acesso em: 11 
de março. 2023. 
Densidade. UFPEL. Disponível em:< 
https://wp.ufpel.edu.br/pibidfisica/files/2020/01/densidade.pdf>. Acesso em 11 março. 
2023. 
 
GUILHERME, Antonio. Massa Específica. Blog. 2021. Disponível em:< 
https://www.antonioguilherme.web.br.com/blog/materiais-eletricos-e-
magneticos/propriedades-mecanicas/>. Acesso em: 11 de março. 2023. 
 
MULTIESFERAS. O que é densidade e sua importância nas aplicações. 
2017. Disponível em:< https://multiesferas.com.br/o-que-e-densidade-e-sua-
importancia-nas-diferentes-aplicacoes/>. Acesso em: 11 de março. 2023. 
 
METTLER, TOLEDO. Medição de densidade. Disponível em:< 
https://www.mt.com/br/pt/home/applications/Laboratory_weighing/density-
measurement.html#:~:text=Procedimentos%20laboratoriais%20gravim%C3%A9trico
s%20comuns%20para,e%20o%20m%C3%A9todo%20do%20picn%C3%B4metro>. 
Acesso em: 11 março. 2023. 
 
https://intranet.ifs.ifsuldeminas.edu.br/miguel.toledo/Fenomenos_Transporte/Ano%202018/Propriedade%20dos%20fluidos%20-%20versao%202a.pdf
https://intranet.ifs.ifsuldeminas.edu.br/miguel.toledo/Fenomenos_Transporte/Ano%202018/Propriedade%20dos%20fluidos%20-%20versao%202a.pdf
https://wp.ufpel.edu.br/pibidfisica/files/2020/01/densidade.pdf
https://www.antonioguilherme.web.br.com/blog/materiais-eletricos-e-magneticos/propriedades-mecanicas/
https://www.antonioguilherme.web.br.com/blog/materiais-eletricos-e-magneticos/propriedades-mecanicas/
https://multiesferas.com.br/o-que-e-densidade-e-sua-importancia-nas-diferentes-aplicacoes/
https://multiesferas.com.br/o-que-e-densidade-e-sua-importancia-nas-diferentes-aplicacoes/
https://www.mt.com/br/pt/home/applications/Laboratory_weighing/density-measurement.html#:~:text=Procedimentos%20laboratoriais%20gravim%C3%A9tricos%20comuns%20para,e%20o%20m%C3%A9todo%20do%20picn%C3%B4metro
https://www.mt.com/br/pt/home/applications/Laboratory_weighing/density-measurement.html#:~:text=Procedimentos%20laboratoriais%20gravim%C3%A9tricos%20comuns%20para,e%20o%20m%C3%A9todo%20do%20picn%C3%B4metro
https://www.mt.com/br/pt/home/applications/Laboratory_weighing/density-measurement.html#:~:text=Procedimentos%20laboratoriais%20gravim%C3%A9tricos%20comuns%20para,e%20o%20m%C3%A9todo%20do%20picn%C3%B4metro
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ANEXOS 
 
Anexo A – Massa específica do cloreto de sódio. 
 
Fonte: Perry's Chemical Engineer’s Handbook (1997). 
 
	UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL CENTRO DE TECNOLOGIA – CTEC
	INTRODUÇÃO
	OBJETIVOS
	MATERIAIS E REAGENTES
	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	RESULTADOS E DISCUSSÕES
	CONCLUSÃO
	REFERÊNCIAS
	ANEXOS