Relatório 03 - Determinação da Densidade

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UNIVERSIDADE DE VILA VELHA – UVV
ENGENHARIA CIVIL
ABNER DELFINO DE OLIVEIRA
BRENO BRIDI PIVATTO
DIEGO PESSOA BERGER
GIULIA BARCELLOS ISIDORIO VIANA
RICARDO DAHER OLIVEIRA FILHO
RUAN PEDRO DE SOUZA NATAL
Prática n° 03 (25/02/2016)
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE
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ABNER DELFINO DE OLIVEIRA
BRENO BRIDI PIVATTO
DIEGO PESSOA BERGER
GIULIA BARCELLOS ISIDORIO VIANA
RICARDO DAHER OLIVEIRA FILHO
RUAN PEDRO DE SOUZA NATAL
	
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE
Relatório do Curso de Graduação em Engenharia Civil apresentada à Universidade de Vila Velha – UVV, como parte das exigências da Disciplina Química Experimental sob orientação da Professora Luciana Brunhara Biazati.
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SUMÁRIO
41.	INTRODUÇÃO	�
62.	OBJETIVOS	�
63.	MATERIAL UTILIZADO	�
74.	MÉTODOS	�
95.	RESULTADOS	�
116.	DISCUSSÃO	�
137.	CONCLUSÃO	�
148.	BIBLIOGRAFIA	�
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INTRODUÇÃO
A densidade é uma característica específica importante dos materiais, pois é através dela que identificamos uma substância.
Um problema preocupava Hierão, tirano de Siracusa, no século III a.C.: havia encomendado uma coroa de ouro, para homenagear uma divindade, mas suspeitava que o ourives o enganara, não utilizando ouro maciço em sua confecção. Como descobrir sem danificar o objetivo, se seu interior continha uma parte feita de prata? Só um homem talvez conseguisse resolver a questão: seu amigo Arquimedes, famoso matemático e inventor de vários engenhos mecânicos. Hierão mandou chama-lo e pediu-lhe uma resposta que pusesse fim a sua dúvida.
Arquimedes aceitou a incumbência e pôs-se a procurar a solução para o problema. Esta lhe ocorreu durante o banho. Observou que a quantidade de água que se elevava na banheira, ao submergir, era equivalente ao volume de seu próprio corpo. Ali estava a chave para resolver a questão proposta pelo tirano.�
Este foi o primeiro relato sobre o estudo da densidade e sua importância tanto para a ciência quanto para a população em geral.
Novas medições foram criadas ao longo do tempo. No cotidiano é comum dizermos, por exemplo, que o chumbo “pesa” mais do que a madeira. No entanto, 1 kg de chumbo afunda, enquanto 1 kg de madeira flutua na água. É fácil perceber, porém, tal comparação só se torna justa e racional quando feita entre volumes iguais.�
Surge dessa comparação, o conceito de densidade dos materiais, entendida como a massa dos volumes iguais dos vários materiais. A definição de densidade pode ser descrita como: o quociente da massa pelo volume do material (a uma dada temperatura).
Essa definição é expressa pela seguinte fórmula: 
 , sendo: 
Um bom exemplo prático da utilização da densidade no dia a dia, são os postos de gasolina, que em suas bombas possuem um aparelho chamado densímetro, o qual a finalidade é medir a densidade do álcool vendido. Com essa aferição, os fiscais que já possuem valores referenciais para essa substância, podem comprovar a pureza e qualidade do produto vendido.
A prática laboratorial, tem o intuito de averiguar a densidade de diferentes matérias e comparar com seu valor de referência. Dessa maneira, conhecendo diferentes métodos existentes para a determinação da densidade de diferentes tipos de substâncias.
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OBJETIVOS
Conhecer diferentes métodos existentes para determinação da densidade de diferentes tipos de substâncias.
MATERIAL UTILIZADO
Balança semi-analítica:
Usada para determinação de medição de massa.
Proveta de 100 mL;
Usado para armazenar água deionizada;
1 picnômetro;
Usado para determinar densidade de um líquido;
Termômetro:
Usado para medir temperatura ambiente e a temperatura de um líquido.
Densímetro;
Usado para medir a densidade do cloreto de sódio (NaCl).
1 Becker de 600 mL:
Recipiente usado para aquecer o cloreto de sódio (NaCl);
Parafuso de aço carbono
Agitador magnético com aquecimento:
Usado para agitar e aquecer soluções.
3.1 SOLUÇÕES:
Álcool Etílico – Etanol
Água deionizada
Cloreto de Sódio (NaCl)
	
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MÉTODOS
Determinação da densidade do sólido:
Utilizou-se uma balança semi-analítica para determinar a massa do parafuso, obtendo o resultado de m = 19,23g;
Colocou-se em uma proveta de 100mL o equivalente a 80mL de água deionizada para determinar a densidade do parafuso. Obtivemos o valor correspondente à V1= 80mL;
O parafuso foi adicionado em uma proveta com 80mL de água deionizada para determinar seu volume, tendo como resultado: 
V2= 83mL;
Calculou-se o volume do material através do cálculo: V = V2 - V1 = 3mL. Utilizando os respectivos valores: V = 83 – 80 = 3;
Calculou-se a densidade do parafuso utilizando a fórmula d = m/V. Obtendo: d = 19,32 / 3 = 6,4.
Obs.: Este procedimento foi realizado duas vezes obtendo o mesmo resultado.
Determinação da densidade do líquido:
Utilizou-se uma balança semi-analítica para determinar a massa do picnômetro, obtendo o resultado de m = 11,32g;
Adicionou-se, completamente, água deionizada no picnômetro;
O picnômetro foi novamente pesado e constatou-se o valor de:
 m2 = 16,85g.
Determinou-se a massa da água utilizando a fórmula: m2 – m1, obtendo 5,53g;
Foi determinada a temperatura ambiente através do termômetro pendurado na parede da sala de aula (25ºC);
Calculou-se o volume real do picnômetro utilizando a fórmula: massa de água adicionada / densidade, constatou-se o valor de Vp = 5,514mL.
O picnômetro foi corretamente lavado com etanol;
 Encheu-se completamente o picnômetro com etanol, realizando o mesmo procedimento utilizado para a água deionizada;
Pesou-se novamente o picnômetro, este com etanol, obtendo m3 = 15,82g;
Determinou-se a massa total de etanol contida no picnômetro, utilizando a fórmula: m3 – m1. Utilizando os respectivos valores: 15,82 – 11,32 = 4,5;
Calculou-se a densidade do etanol utilizando a fórmula d=m/V, obtendo o valor de 0,8161.
Determinação da densidade de uma solução e estudo da variação da densidade de uma solução com aumento da temperatura: 
A Temperatura ambiente foi determinada colocando o termômetro em uma proveta de 100 ml com 80 ml de solução (NaCl). Após aguardar alguns minutos para se estabilizar, constatou-se o valor de T1 = 25Cº;
O termômetro foi retirado, e através de um densímetro, foi aferida a densidade da solução de cloreto de sódio (NaCl) à temperatura ambiente (25ºC);
Colocou-se a solução dentro de um Bécker de 600mL e a aqueceu em um Agitador magnético com aquecimento à temperatura de 300º. Com a solução sendo aquecida, acompanhou-se o aquecimento até atingir 90ºC utilizando o termômetro dentro da solução;
Após atingir 90ºC, foi transportado para a proveta de 100mL, 80 ml da solução aquecida, adicionando juntos, o densímetro e o termômetro;
Acompanhando a temperatura com o termômetro, leu-se a densidade a partir da temperatura de 80ºC em 4 tempos, podendo ser observado na tabela do experimento C em resultados;
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RESULTADOS
Nos resultados a seguir, é apresentado os valores numéricos obtidos experimentalmente, em forma de tabelas, os quais foram calculados e formalizados à temperatura ambiente, estando suscetíveis a erros incontroláveis.
Dados: densidade = 0,997044 g/ml para a temperatura ambiente de 25ºC.
Cálculos utilizados:
Para calcular a massa do objeto:
Massa de solução = Massa do frasco cheio – Massa do frasco vazio 
(M = mf – mi)
Para encontrar o volume real:
Volume real = Massa adicionada x Densidade (V = m x d)
Para calcular o volume do material:
Volume = Volume Final – Volume Inicial (V = Vf - Vi) 
Para calcular a densidade:
Densidade = massa / volume (d=m/V)
Experimento A – Determinação da densidade de um sólido
	Densidade de um Parafuso medido com auxílio de proveta de 100 mL e água a 25ºC
	 
	Procedimento A
	Volume de Água
	80
	ml
	Massa parafuso (g)
	19,23
	g
	Volume de Água 
	83
	ml
	Deslocamento de V.
	3
	ml
	Volume do Parafuso
	3
	ml
	Densidade 
	6,41g/cm³
	
	
	
	
Volume de Água Densidade
V = Vf – Vi d = m / V
V = 83,0 – 80,0 d = 19,23 / 3
V = 3,0 mL d = 6,41g/cm³
Experimento B – Determinação da densidade de um líquido	
	Densidade de etanol com auxílio de um picnômetro e água deionizada. Temperatura = 25ºc / densidade = 0,997044g/cm³
	
	 
	VALORES
	Massa picnômetro
	11,32
	g
	Massa pic. + água
	16,85
	g
	Massa água
	5,53
	g
	Volume real do picnômetro
	5,514
	ml
	Massa pic. + etanol
	15,82
	g
	Massa de etanol
	4,50
	g
	Densidade etanol
	0,8161
	g/cm³
Massa de água Volume real Massa de etanol Densidade
M = mf – mi V = m x d M = mf – mi d = m / V
V = 16,85 – 11,32 V = 5,53 x 0,997044 M = 15,82 – 11,32 d = 4,5 / 5,514
V = 5,53 mL V = 5,514 mL M = 4,5 g d = 0,8161g/cm³
Experimento C – Determinação da densidade de uma solução e estudo da variação da densidade de uma solução com aumento da temperatura
Com auxílio do termômetro e do densímetro, leu-se de 5 em 5ºC a densidade da solução, podendo ser observado na tabela abaixo:
	
Leitura - Tempo
	
Temperatura (ºC)
	
Densidade (g/cm³ ou g/mL)
	1
	80
	1,081
	2
	75
	1,085
	3
	70
	1,087
	4
	65
	1,089
Tabela - leitura da densidade de 5 em 5ºC
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DISCUSSÃO
Na aula prática de nº 03, realizaram-se três experimentos denominados A, B e C, com o objetivo de conhecer os diferentes métodos existentes para determinar a densidade de diferentes substâncias.
No experimento A, o objetivo era determinar a densidade de um sólido (parafuso) com o auxílio da proveta e água deionizada. Após todo o procedimento e cálculos, obteve-se a densidade d=6,41g/cm³. De acordo com nossa referência, a densidade do aço carbono é de aproximadamente 7,8 g/cm³, sendo assim, comparando o resultado encontrado com o resultado do experimento, percebe-se que há grande diferença do valor encontrado com o de referência. 
Todo o procedimento do experimento A foi repetido e não teve alteração pois o resultado foi o mesmo.
No experimento B, o objetivo era determinar a densidade de um liquido (etanol) com o auxílio do picnômetro e água deionizada. O picnômetro, utilizado na experiência, é uma vidraria para determinar a densidade de líquidos, é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o seu volume seja invariável. Possui uma abertura larga e a tampa esmerilhada e tem baixo coeficiente de dilatação. É uma vidraria de grande precisão. 
Se comparado com a precisão da proveta (vidraria mais precisa dentre o béquer e erlenmeyer da prática de nº2), o picnômetro é mais preciso, pois seu volume real está mais próximo de sua massa do que a o da proveta. 
Proveta: massa = 50,07 // Volume real = 50,193 – precisão de 0,123g
Picnômetro: massa = 5,53 // Volume real = 5,514 – precisão de 0,016
Através do experimento e dos cálculos realizados, foi possível comprovar sua grande precisão.
No experimento C, o objetivo era determinar a densidade de uma solução (NaCl) e estudar a variação da densidade de uma solução com o aumento da temperatura. Dessa forma, pôde-se perceber que na medida que a temperatura ia aumentando, ocorria uma queda na densidade, pois quando o líquido é aquecido, as moléculas se agitam e acabam se separando e, assim ocupando um volume maior, portanto quanto maior a temperatura, maior o volume e menor a sua densidade. Isso ocorre porque a temperatura e a densidade, são duas grandezas inversamente proporcionais. 
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CONCLUSÃO
Um fato a ser esclarecido do que se refere à conclusão de um experimento é, sem dúvida alguma, a certeza da importância e eficácia dos métodos de medição. O fato do experimento do parafuso não ter obtido resultados semelhantes aos indicados normalmente se dá pelo fator e desconhecimento da composição, em sua totalidade, do material, podendo esse variar e mudar sua densidade.
Porém um fator importante a ser observado é de que a precisão da medição dos volumes e densidades, trará em um meio de produção e execução, resultados mais significativos, pois sua margem de erro e manipulação de materiais será menor.
Outro fator extremamente importante é a temperatura onde essas medições são aferidas, pois qualquer que seja sua variação, automaticamente refletirá no resultado final, podendo inclusive alterar uma decisão ou até mesmo um projeto.
Portanto, é possível afirmar que quanto melhor os métodos de medição, melhores serão os resultados obtidos através desse e, vidrarias de maior qualidade e precisão também terão parcela sobre os métodos e resultados.�
BIBLIOGRAFIA
� Internet, http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/a-descoberta-arquimedes.htm. Acesso em: 29 de Fevereiro de 2016.
� FELTRE, Ricardo. Química. 6. ed. São Paulo : Moderna, 2004, p. 23.
� Internet, � HYPERLINK "http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/a-descoberta-arquimedes.htm" �http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/a-descoberta-arquimedes.htm�. Acesso em: 29 de Fevereiro de 2016.
� FELTRE, Ricardo. Química. 6. ed. São Paulo : Moderna, 2004, p. 23.
VILA VELHA
FEVEREIRO - 2016