CALCULO DE DENSIDADE

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA
 
ALTAIR ARAUJO CARVALHO JUNIOR
LUCAS AMORIM DE VASCONCELOS
MICHEL AUGUSTO SANTOS COELHO
ENGENHARIA: Relatório de Aula Prática
CALCULO DE DENSIDADE
BELO HORIZONTE
MAIO / 2016
ALTAIR ARAUJO CARVALHO JUNIOR
LUCAS AMORIM DE VASCONCELOS
MICHEL AUGUSTO SANTOS COELHO
ENGENHARIA CIVIL: Relatório de Aula Prática
	Relatório de aula prática do curso de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia do Centro Universitário Newton Paiva, como requisito para análise de dados e resultados observados, em laboratório.
Área de concentração: Engenharia
Orientador: Ubirajara Domingos
BELO HORIZONTE
MAIO / 2016
SUMÁRIO
1 - INTRODUÇÃO.......................................................................................................4
2 –DESENVOLVIMENTO............................................................................................5
3 – PRÁTICA...............................................................................................................9
4 – CONCLUSÃO......................................................................................................11
5 – REFERÊNCIAS....................................................................................................12
1 – INTRODUÇÃO
O cálculo da densidade é muito comum e importante para a engenharia sendo usado, por exemplo, para o cálculo de massa de um determinado sólido, carga devido ao peso próprio dentre outras. Pode-se calcular a densidade de metais através do método da pesagem em que se divide sua massa pelo seu volume como é mais usual ou através dos sistemas cristalinos, sendo este o método mais preciso.
Os elementos possuem valores tabelados de densidade, sendo assim quando se encontra a densidade de determinada liga metálica pelo método da pesagem e se compara com a densidade tabelada dos elementos que a constitui pode-se estimar o nível de impureza da liga, que é o objetivo do presente relatório.
2 – DESENVOLVIMENTO
Para entender melhor alguns aspectos quando estudamos materiais, é necessário aprofundarmos nosso conhecimento a até algumas minúsculas partículas que os compõem, é importante termos em mente que algumas propriedades dos materiais dependem de como os átomos estão organizados e também como os átomos se interagem. Para melhor compreensão vejamos a estrutura de um átomo (imagem 1).
O átomo tem um núcleo composto por prótons e nêutrons de carga positiva, envolto por elétrons de carga negativa. Suas massas são muito pequenas, veja abaixo:
Prótons e Nêutrons: 1,67 x 10-27 kg
Elétrons: 9,11 x 10-31 kg
Todo elemento químico é identificado por seu número atômico (Z), que é o numero de elétrons desse átomo caso esteja eletricamente neutro. É chamada de massa atômica (A) a soma das massas dos prótons e dos nêutrons dos átomos. (veja imagem 1). Através do estudo do raio atómico de cada átomo é possível calcular sua densidade 
Imagem 1 – Modelo de átomo atual
Fonte: www.infoescola.com. Acesso em 15 de setembro de 2015
Estruturas cristalinas são arranjos regulares de átomos no espaço, as regularidades que os átomos são empilhados nos sólidos decorrem de condições geométricas que são impostas por ligações direcionais e pela compacidade. Pomos estabelecer algumas regras simples que descrevem quais fatores são importantes para determinar o empilhamento dos átomos e então explicar suas estruturas cristalinas.
As redes espaciais de Bravais; uma rede espacial e um arranjo infinito tridimensional de pontos ou nós em que cada ponto existe vizinhos idênticos os pontos da rede podem ser arranjados apenas por quatorze modos diferentes. (imagem 2).
Imagem 2 – As 14 redes de Bravais.
Fonte: www.wikipedia.org. Acesso em 15 de setembro de 2015
É importante notar que, mais de um átomo pode estar associado a cada ponto da rede, mas para cada átomo ou grupo de átomos deve haver em outro ponto qualquer da rede um átomo idêntico ou um grupo de átomos idênticos. A estrutura do cristal perfeito é um agrupamento regular de átomos em uma rede espacial. Os arranjos atômicos podem ser descritos pela especificação das posições dos átomos no modelo unitário repetitivo conhecido por célula unitária. 
Os metais no estado solido apresentam estrutura cristalina, isto é, os átomos que o constituem são dispostos de uma maneira organizada e periódica. Existe assim, uma disposição típica dos átomos que se reproduzindo, constitui a estrutura cristalina de um dado metal (célula unitária).
Dentre todas as redes Bravais usaremos apenas duas para esta pratica, rede cúbica de corpo centrado e rede cubica de face centrada.
2.1 – REDE CÚBICA DE CORPO CENTRADO (CCC)
A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo, os átomos se tocam ao longo da diagonal. (imagem 3)
Imagem 3 – Rede cúbica de corpo centrado (CCC)
Fonte: pt.slideshare.net638 . Acesso em 15 de setembro de 2015
2.2 - REDE CÚBICA DE FACE CENTRADA (CFC)	
A rede cúbica de face centrada é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e um átomo no centro de cada face do cubo. Os átomos se tocam ao longo das diagonais das faces do cubo. (imagem 4)
Imagem 4 – Rede cúbica de face centrada (CFC)
Fonte: pt.slideshare.net638 . Acesso em 15 de setembro de 2015
3 – PRÁTICA
3.1 MATERIAIS:
Foram utilizados os seguintes materiais nesta prática:
Aço inox
Aço VND
Alumínio
Bronze (Cobre e Estanho)
Latão (Cobre e Zinco)
3.2 EQUIPAMENTOS DE MEDIÇÃO:
Paquímetro 
Balança
3.3 RESULDAOS OBTIDOS ATRAVÉS DO METODO DE PESAGEM:
Usando o paquímetro e a balança, mensuramos e pesando os materiais. Calculamos os pesos, volumes e finalmente a densidade de cada material conforme tabela 1.
Tabela 1: Peso, volume e densidade dos materiais.
	MATERIAL
(nome)
	PESO
(gf)
	VOLUME (cm3)
	DENSIDADE
(g/cm3)
	MÉDIA
	Aço Inox
	195,18
	24,14
	7,47
	7,43
	Aço VND
	139,58
	18,85
	7,40
	
	Alumínio
	178,11
	66,31
	2,69
	2,69
	Bronze
	115,52
	14,17
	8,16
	
	Latão
	142,68
	16,85
	8,46
	8,31
3.3 RESULTADOS OBTIDOS ATRAVÉS DO METODO TEÓRICO:
Neste processo verificamos que podemos fazer os cálculos de uma liga metálica usando as formulas conforme imagens 3 e 4, se baseando no elemento com maior quantidade de átomos na molécula um exemplo é o aço inox que em sua composição - aço inoxidável (ferro + 0,1 de carbono + 18% de cromo + 8% de níquel) usou o raio atômico do ferro para o calculo teórico, veja os dados que colhemos na tabele 2.
Tabela 2: Peso, volume e densidade dos materiais
	MATERIAL
(nome)
	DENSIDADE
(g/cm3)
	Aço Inox / Aço VND
	7,54
	Alumínio
	2,71
	Bronze / Latão
	8,91
	
	
4.5 RESULTADOS E DISCURSÕES
Como podemos observar na tabela 2, os valores de densidade variam entre os calculados através da pesagem e os tabelados, calculados pelos sistemas cristalinos, isso ocorre devido à presença de impurezas nas ligas e também pelas variações de proporção entre os seus componentes como as ligas de latão e bronze, em que a proporção de estanho e zinco foi maior do que a de cobre deixando a liga menos densa.
4 - CONCLUSÃO
Os resultados da comparação demonstram claramente que as proporções de cada elemento interferem nas ligas usadas diariamente, fazendo com que os valores calculados de materiais usados no dia-a-dia sejam diferentes do que teoricamente deveriam ser, o que pode influenciar de forma significativa no produto final de projetos que dependam das propriedades teóricas dessas ligas. 
5 – REFERÊCIAS
CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora LTDA, 2008.
Roteiro de Praticas Newton Paiva – Pratica 1: Calculo de Densidade
http//: pt.wikipedia.org. Acesso em 15 de setembrode 2015
http//: pt.slideshare.net638 . Acesso em 15 de setembro de 2015
http//: www.infoescola.com. Acesso em 15 de setembro de 2015