Relatório I - Lab Engenharia III

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE - FURG 
ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS - EQA 
ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
 
 
 
Caroline de Almeida Senna - 88859 
Luiza Soares Ribeiro - 88841 
 
 
 
 
 
 
Picnometria, densímetros, Tubo em U e em Y 
 
 
 
 
 
Disciplina: Laboratório de Engenharia III 
Professor: Carlos Alberto Severo Felipe 
Turma A2 
 
 
 
 
 
 
 
Rio Grande 
2022 
2 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ………………………………………………………………………..….4 
2. MATERIAL E MÉTODOS ……………………………………………………………….5 
 2.1 Materiais ……………………………………………………….…………...…...5 
 2.2 Métodos ………………………………………………………..………………..5 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO …………………….………………………………….7 
4. CONCLUSÃO …………………………………………………………………………..14 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS …………………………………………………….15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
RESUMO 
 
A densidade é uma propriedade intensiva dada pela razão massa/volume, sendo uma 
propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria que 
a identifica e diferencia das outras substâncias. É uma propriedade física importante 
utilizada para distinguir um material puro de um impuro (ou de ligas desse metal), por 
exemplo, pois a densidade dos materiais que não são puros (misturas) é uma função 
da sua composição, podendo também ser utilizada na identificação e no controle de 
qualidade de um determinado produto industrial, bem como ser relacionada com a 
concentração de soluções. Os densímetros, picnômetros e métodos para determinar 
a densidade de fluidos são determinados a partir de escalas, relação entre sua massa 
e volume ou determinadas a partir de cálculos que relacionam a pressão a densidade 
relativa conhecida de uma outra substância. Com isso, o objetivo da prática foi 
determinar as densidades em diferentes soluções com a utilização de densímetros, 
determinar a densidade de uma solução de sacarose com picnômetro e determinar a 
densidade relativa utilizando tubos em U e Y. A partir disso, utilizando equações 
deduzidas, foi possível calcular as densidades das soluções de diferentes fluidos, 
como a água, óleo, detergente, glicerina, gasolina e soluções de sacarose com 
diferentes concentrações. Portanto, pode-se concluir que os métodos utilizados em 
aula prática foram realizados de forma correta, sendo possível determinar as 
densidades dos fluidos e as pressões aplicadas sobre eles nos tubos em U e Y. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
Massa volumétrica ou densidade é a razão entre a massa de um determinado 
corpo e seu volume, e a densidade relativa é a razão entre duas densidades, sendo 
uma de referência – geralmente água. Usualmente a densidade é apresentada e 
utilizada como densidade relativa (OLIVEIRA, 2018). Nesse caso, a referência é a 
densidade da água a 25 °C. A densidade, 𝜌,é representada matematicamente pela 
equação (1). 
𝜌 = 
𝑚
𝑣
 (1) 
 
A densidade absoluta ou massa específica (ρ) de um fluido é determinada 
através de um volume (ΔV) e sua massa (Δm) equivalente a ele. Seu cálculo é obtido 
através da equação (2) 
𝜌 = 
𝛥𝑚
𝛥𝑉
 (2) 
 
A densidade depende de alguns fatores, como das massas dos átomos, ou 
moléculas individuais e do volume efetivo que ocupam em diferentes estados de 
agregação, e quando uma certa quantidade fixa de matéria se expande, verifica-se 
uma diminuição na sua massa volumétrica. Essa contração leva ao aumento da sua 
densidade. Líquidos puros, ou em soluções, podem ter suas densidades 
determinadas pelas medidas das suas massas que ocupam volumes conhecidos. Os 
aparelhos mais comuns utilizados em medidas de densidade são: picnômetro, 
balança de densidade e densímetro (OLIVEIRA, 2018). 
Os picnômetros são frascos de gargalo capilar nos quais um volume de líquido 
é pesado, sendo um método de grande precisão, uma vez que o cálculo do volume é 
feito pela medida da massa. Os densímetros são equipamentos que permitem a 
determinação da densidade dos líquidos onde são mergulhados, com a leitura direta 
numa escala, apresentam pesos constantes e constituem-se, em geral, de um cilindro 
fechado contendo, na parte inferior, um lastro de chumbo ou mercúrio. Os 
densímetros servem para determinar a densidade ou, de modo indireto, as 
concentrações de soluções. O principal equipamento utilizado para a determinação 
da densidade é o densímetro. Além dos densímetros, é possível utilizar um tubo em 
U ou em Y aberto para essa medição, para isso são utilizados dois fluidos não 
miscíveis, um com a densidade conhecida e outro, a saber. A pressão sobre ambas 
5 
 
as aberturas é equivalente à pressão atmosférica ao adicionar os líquidos no tubo, 
percebe-se que as alturas dos fluidos, em ambos os lados são diferentes, devido à 
diferença de densidade (GARCIA et al., 2014) 
Com isso, o objetivo da prática foi determinar as densidades em diferentes 
soluções com a utilização de densímetros, determinar a densidade de uma solução 
de sacarose com picnômetro e determinar a densidade relativa utilizando tubos em U 
e Y. 
 
2. MATERIAL E MÉTODOS 
2.1 Materiais 
 2.1.1 Picnometria 
 Para a realização dos levantamentos experimentais foram utilizados os 
seguintes materiais: picnômetros, balança, pipeta e pera automática. 
 
 2.1.2 Densímetros 
Para a realização dos levantamentos experimentais foram utilizados os 
seguintes materiais: densímetros de diferentes materiais, provetas e soluções 
de água, detergente, sacarose 50%, gasolina e glicerina. 
 
 2.1.3 Tubo em U e em Y 
Para a realização dos levantamentos experimentais foram utilizados os 
seguintes materiais: tubo em U e em Y com água e óleo, e uma seringa para 
adicionar pressão aos tubos. 
 
2.2 Métodos 
2.2.1 Picnometria 
Foi feita a pesagem dos picnômetros vazios, em balança analítica e 
anotado o valor medido, em triplicata. Após, cada picnômetro foi preenchido 
por solução de sacarose 25% e tampou-se, sendo feita a verificação do 
preenchimento total, seguido pela limpeza externa, onde foi feita a secagem 
do picnômetro. A partir disso, foi feita a pesagem de cada picnômetro e 
anotação da massa e o mesmo processo repetido com água destilada. 
 
Sendo: 
6 
 
𝑚1: Massa do picnômetro vazio; 
𝑚2: Massa do picnômetro cheio com solução de sacarose 25% (m/m), 
cuja densidade relativa irá ser determinada; 
𝑚3: Massa do picnômetro cheio com água destilada. 
 
Podemos calcular a densidade relativa da sacarose, a partir da equação 
abaixo: 
𝜌𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒,𝐻2𝑂= 
𝑚𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑟𝑒
𝑚𝐻2𝑂
 (3) 
onde: 
𝑚𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑟𝑒 = 𝑚2 − 𝑚1 é a massa do líquido em questão que ocupa o 
volume V do picnômetro, e 𝑚𝐻2𝑂 = 𝑚3 − 𝑚1 , é a massa da água pura que 
ocupa o mesmo volume V. 
 
 2.2.2 Densímetros 
O densímetro é um instrumento que indica a densidade de líquidos sem 
o auxílio de uma balança, onde baseia-se no fenômeno da flutuabilidade. O 
vidro conta com uma escala que indica qual a densidade exata da medição e 
o aparelho é calibrado para um nível de pressão e temperatura específicos, 
com base na pressão do nível do mar. 
Nessa prática, foram utilizados provetas com diversas substâncias. Com 
cuidado, foram introduzidos em cada proveta, densímetros com graduações 
respectivas a cada substância, e realizada leitura da densidade na região 
graduada. 
 
 2.2.3 Tubo em U e em Y 
Nessa prática foi utilizado um tubo em U, onde foram introduzidos dois 
líquidos, água e óleo. Após, com o auxílio de uma seringa, pode-se observar o 
movimento de cada substância, sendo feita as medidas em triplicata da altura 
de acordo com cada pressão aplicada, para posteriormente serem feitos os 
cálculos. 
A prática do tubo em Y, consistiu no mesmo processo, mudando apenas 
o formato do tubo. O tubo em U segue o princípio de Pascal, que enuncia que 
“uma variação da pressão aplicada em um fluido incompressível, contido em 
7 
 
um recipiente, é transmitida'' (HALLIDAYet al., 2009). Como descreve a 
equação (4): 
𝛥𝜌1 = 𝛥𝜌2 (4) 
 
Sabendo que 𝑝 = 𝑝0 + 𝜌𝑔ℎ e substituindo-a na equação (4), obtém-
se a equação (5), utilizada para o cálculo da densidade nesse sistema. 
 
𝑝0 + 𝜌1. 𝑔. ℎ1 = 𝑝0 + 𝜌2. 𝑔. ℎ2 (5) 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
3.1 Picnometria 
A picnometria é uma técnica laboratorial desenvolvida para determinar 
a densidade e a massa específica de líquidos utilizando-se um picnômetro. Na 
picnometria, utiliza-se definição de massa específica, onde essa é idêntica à 
de densidade, porém só é utilizada quando é referida a substâncias 
homogêneas. 
Neste experimento, foi utilizado o picnômetro para medir a densidades 
relativas de duas substâncias, onde foram utilizadas a água destilada e solução 
de sacarose 25% (m/m). A água é utilizada como líquido padrão de referência 
na determinação de densidade relativa de líquidos. 
Para os cálculos, foram utilizados os seguintes dados: 
 
Tabela 1. Dados obtidos da pesagem dos picnômetros 
 
Fonte: os autores 
8 
 
Utilizando os dados da tabela 1, e aplicando na equação 3, foram 
encontrados os seguintes resultados: 
 
 Tabela 2. Resultados do cálculo das densidades relativas. 
 
Fonte: os autores 
 
A partir dos resultados apresentados na tabela 2, pode-se observar que 
os valores estão dentro da faixa do esperado. De acordo com a literatura, a 
densidade da sacarose com concentração 25º Brix a 20ºC é de 1,10564. Uma 
vez que um grau Brix (1°Bx) é igual a 1 grama de açúcar por 100 gramas de 
solução ou 1% de açúcar, a solução utilizada em aula, onde a concentração 
era de 25% de sacarose, podemos utilizar essa conversão de 25 °Bx para 
percentual. 
A partir da média, podemos observar que o valor se aproxima ainda 
mais do valor da literatura, mostrando que a prática foi prosseguida da maneira 
esperada. 
 
3.2 Densímetros 
Com os densímetros imersos nas soluções conforme figura (1) foram 
realizadas as leituras. 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
Figura 1. Ilustração do procedimento de determinação de densidade, 
utilizando densímetro. 
 
Fonte: SP Labor, 2022. 
 
Realizando as leituras, foram obtidos os seguintes dados apresentados na 
tabela 3. 
 
Tabela 3. Dados de leitura e suas escalas para cada solução. 
Solução Escala Leitura 
Água 1 a 1,2 g/mL (20 °C) 1 
Detergente 1 a 1,6 g/mL (20 °C) 1,2 
Sacarose 25% 
(m/m) 
0 a 50 °brix 26 °brix 
Sacarose 50% 
(m/m) 
45 a 60 escala Baumé 
Impossível realizar leitura, densímetro 
no fundo 
Sacarose 50% 30 a 40 °brix 
Impossível realizar leitura, densímetro 
sem atingir o mínimo da escala 
Gasolina 50 a 100 g/mL Densímetro inadequado 
Gasolina 0,65 a 0,70 g/mL Densímetro inadequado 
Glicerina 1 a 2 g/mL 1,22 
Glicerina 1,2 a 1,3 g/mL 1,23 
 
Fonte: os autores. 
 
10 
 
De acordo com a literatura, a água e a glicerina, na temperatura de 20ºC, 
possuem densidade de 0,99 g/cm3 e 1,261 g/cm3, respectivamente. Avaliando a 
tabela 3, podemos observar que em relação à água, a densidade medida está dentro 
do esperado. Já em relação à glicerina, pode-se observar que a medida está abaixo 
do informado pela literatura. Uma vez que a haste deve estar imóvel, pode ter ocorrido 
erro na leitura, já a glicerina é um líquido viscoso, dificultando a leitura. Além disso, 
foram medidas duas amostras, com densímetros de graduação diferentes, mostrando 
que a medida de 1,23 g/mL é mais exata, pois a graduação do densímetro tem uma 
diferença menor entre uma medida e outra. 
A partir da informação que 1º Brix é igual a 1%, observa-se que na amostra de 
sacarose 25% (m/m), a medida está levemente fora da faixa onde também pode ter 
ocorrido um erro de leitura do menisco. Apesar disso, podemos dizer que está dentro 
da faixa. 
Os densímetros com escala de Baumé tem sua graduação arbitrária, e varia 
conforme a densidade do líquido, conforme a figura 2. 
 
Figura 2. Tabela correspondente entre os graus Baumé e as densidades à 
15ºC. 
 
Fonte: OLIVEIRA et al, 2013 
A partir disso, em relação à amostra de sacarose 50% foi impossível fazer a 
medição uma vez que os densímetros utilizados estavam fora da escala. Dado que a 
sacarose 50% também pode ser descrita como 50º Brix, a medição com um 
11 
 
densímetro abaixo dessa faixa impossibilita a leitura, fazendo com que ocorra a 
flutuação acima da graduação. Essa solução de sacarose, de acordo com a literatura, 
possui densidade de 1,23202 g/cm3 (acima da densidade da água), portanto, de 
acordo com a tabela, o densímetro utilizado com graduação em Graus Baumé (45 a 
60), corresponde a densidades de 1,320 g/cm3 até 1,711 g/cm3, mostrando o motivo 
da impossibilidade de leitura. 
Na amostra contendo gasolina, novamente não houve possibilidade de 
medição pela inadequação densímetro, uma vez que a densidade da gasolina é de 
no mínimo 715 g/L. 
 
3.3 Tubo em U e em Y 
 
Para determinação da densidade de líquidos como a água e óleo, foram 
utilizados tubos em U e em Y, e ao avaliar os líquidos no tubo conforme figura 3, 
percebe-se que as alturas dos fluidos, em ambos os lados são diferentes, devido à 
diferença de densidade. 
 
Figura 3. Ilustração do tubo em U utilizado para leitura da densidade do óleo. 
 
Fonte: OLIVEIRA, 2018. 
 
E então, foram escolhidos dois pontos que estejam submetidos à mesma 
pressão e que envolvam os dois fluidos, ou seja, o ponto de encontro dos dois fluidos 
e o ponto equivalente do outro lado do tubo. 
Nesse experimento, utilizou-se a densidade da água a 20 °C tabelada sendo 
998,2 kg/m³, e do mercúrio 13600 kg/m3 para o cálculo da densidade do óleo, até 
então desconhecida, assume-se também que a o valor da gravidade é de 9,8 m/s2. 
Os dados estão apresentados na tabela 4. 
12 
 
Tabela 4. Dados obtidos na leitura das alturas dos fluidos. 
 
Fluído Altura (m) 
Óleo 0,15 
Mercúrio 0,082 
Mercúrio 0,08 
Água 0,185 
Óleo 0,035 
 
Fonte: os autores. 
 
Para o cálculo da densidade do óleo, utiliza-se a equação 5, citada acima: 
 
(𝜌 ó𝑙𝑒𝑜. 𝑔. ℎ1) + (𝜌 𝐻𝑔. 𝑔. ℎ2) + (𝜌 𝐻𝑔. 𝑔. ℎ3) − (𝜌 á𝑔𝑢𝑎. 𝑔. ℎ4) − (𝜌 ó𝑙𝑒𝑜. 𝑔. ℎ5) = 0 
 
Substituindo os valores na equação, temos que a densidade do óleo é de 
1369,5 kg/m3. 
O segundo experimento realizado utilizou-se o tubo em U com aplicação de 
pressão na extremidade com o auxílio de uma seringa, tendo como objetivo calcular 
a pressão exercida pela seringa utilizando as medidas das alturas das colunas de 
água e mercúrio. Para isso, utilizou-se os dados de densidade da água a 20 °C 
tabelada de 998,2 kg/m³, do mercúrio 13600 kg/m3 , e considerando a Patm de 101,325 
kPa e as respectivas alturas, a fim de descobrir a pressão aplicada no tubo. Os dados 
estão apresentados na tabela 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Tabela 5. Dados obtidos na leitura das alturas dos fluidos, com diferentes 
pressões exercidas. 
 
Fluído Altura (m) 
Pressão 1 
Água (1) 0,03 
Mercúrio (2) 0,12 
Água (3) 0,091 
Mercúrio (4) 0,182 
Pressão 2 
Água (1) 0,036 
Mercúrio (2) 0,11 
Água (3) 0,027 
Mercúrio (4) 0,188 
Pressão 3 
Água (1) 0,03 
Mercúrio (2) 0,095 
Água (3) 0,025 
Mercúrio (4) 0,205 
 
Fonte: os autores. 
 
Para calcular a pressão aplicada na seringa, utilizamos a equação 5 citada 
acima, com diferentes variáveis, como descrito na equação 6: 
 
 𝑃𝑠𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎 + 𝜌á𝑔𝑢𝑎. 𝑔. ℎ1 + 𝜌𝐻𝑔. 𝑔. ℎ2 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝜌á𝑔𝑢𝑎. 𝑔. ℎ3 + 𝜌𝐻𝑔. 𝑔. ℎ4 (6) 
 
Para a pressão 1, aplicando os dados na equação, temos que o valor da 
pressão 1 aplicada é de 190,2 kPa (1,9 atm), pressão 2 de 111,6 kPa (1,1 atm) e 
pressão 3 de 115,9 kPa (1,1 atm). 
Outro experimento para determinar a pressão, utilizou um tubo em Y, também 
aplicando uma pressão com uma seringa na extremidade do tubo, com dois fluidos, 
água e óleo de motor. E os dados obtidos estão apresentados na tabela 6. 
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Tabela 6. Dados obtidos na leitura das alturas dos fluidos, comdiferentes 
pressões exercidas no tubo em Y. 
Fluído Altura (m) 
Pressão 1 
Óleo 0,22 
Água 0,193 
Pressão 2 
Óleo 0,259 
Água 0,224 
Pressão 3 
Óleo 0,274 
Água 0,295 
 
Fonte: os autores. 
 
Para calcular a pressão aplicada na seringa no tubo em Y, também utilizamos 
a equação 5 citada acima, com diferentes variáveis, como descrito na equação 7: 
 
𝑃𝑠𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝜌á𝑔𝑢𝑎. 𝑔. ℎ1 + 𝜌ó𝑙𝑒𝑜. 𝑔. ℎ2 (7) 
 
Substituindo os valores na equação 7, temos que a pressão 1 aplicada é de 
132,5 kPa (1,3 atm), pressão 2 de 138,0 kPa (1,4 atm) e pressão 3 de 140 kPa (1,4 
atm). 
 
4. CONCLUSÃO 
Portanto, a partir das práticas realizadas, pode-se concluir que os métodos 
utilizados foram realizados de forma correta, sendo possível determinar as 
densidades dos fluidos e as pressões aplicadas sobre eles nos tubos em U e Y. 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
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https://www.bombril.com.br/trade/fispq/visualizar/limpol-detergente>. Acesso em 26 
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SP Labor. Aprendendo mais | Picnômetro – Saiba como utilizá-lo. Disponível 
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http://www.sucrana.com.br/tabelas/densidade-solucoes-acucaradas.pdf>. Acesso 
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