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1. Introdução O que ‘pesa’ mais: um quilograma de chumbo ou de algodão? A pergunta refere-se a uma pegadinha popular. Tanto o chumbo como o algodão têm o mesmo peso ou, cientificamente falando, a mesma massa. Então, por que será que esta pegadinha engana ainda muita gente? Para esclarecer a dúvida é preciso entender bem o conceito de densidade. A densidade é a razão da massa pelo volume de um corpo. Trata -se de uma propriedade física que permite a identificação de uma substância ou material. Tanto a massa como o volume são duas grandezas extensivas. Isto significa que seu valor depende do tamanho do corpo. Por exemplo, um litro de água irá ter a massa e o volume bem menores que toda a água de uma piscina olímpica. Contudo, a razão entre estas duas propriedades extensivas, massa e volume, resulta em uma propriedade intensiva, ou seja, que independe do tamanho da amostra. Considerando o mesmo exemplo da água, tanto a presente em um litro como a da piscina, nas mesmas condições de temperatura, terão densidades equivalentes. A unidade da densidade é composta por uma unidade de massa dividida por uma de volume. Assim, podemos representá-la, por exemplo, por g/cm³ (leia-se: grama por centímetro cúbico), g/L (leia-se: grama por litro), kg/L (leia-se: quilo grama por litro), de acordo com o Sistema Internacional (SI), a densidade é expressa em kg/m³ 1.1- OBJETIVOS: - Determinação das massas e volume de três corpos compostos; - Calcular a densidade de cada corpo composto; - Permitir a aplicação da teoria da densidade em um experimento simples; - Possibilitar aos alunos o contato com equipamentos de medidas básicas e determinação das precisões dos mesmos. 2. Desenvolvimento Teórico Imagine vários cubos, todos com o mesmo tamanho - com as dimensões de cubos de gelo, por exemplo - porém feitos de materiais diferentes, como: metal, plástico e o próprio gelo. Logicamente, os cubos terão massas diferentes. O cubo de metal será o mais pesado de todos e o de plástico o mais leve. Entretanto, nem sempre essa comparação será tão óbvia, pois dependerá dos materiais utilizados. Se compararmos cubos com 1 cm³ feitos de diferentes metais, perceberemos que cubos de alguns metais terão massas bem diferentes e outros, nem tanto. Isso ocorre porque entre os metais as densidades variam em um intervalo bastante grande. Quando se refere a uma substância pura, maciça e homogênea, como elementos ou compostos químicos, a densidade é chamada de densidade absoluta ou massa específica. Caso contrário, é chamada somente densidade e representa a densidade média de um corpo ou de uma substância não homogênea. A tabela periódica esquematizada abaixo (Figura 5) mostra como as densidades dos elementos químicos variam nos grupos e nos períodos. Figura1: Variação das densidades dos elementos químicos dentro da tabela periódica. As propriedades dos materiais são agrupadas em químicas e físicas. As propriedades físicas são propriedades que podem ser observadas e medidas sem modificação de sua composição As propriedades físicas podem ser classificadas como extensivas ou intensivas .A densidade de um corpo é uma propriedade intensiva. A densidade é uma propriedade física importante e pode ser utilizada para distinguir um material puro de um impuro, pois a densidade dos materiais que não são puros (misturas) é uma função da sua composição. Ela também pode ser utilizada na identificação e no controle de qualidade de um determinado produto industrial, bem como ser relacionada com a concentração de soluções. Em geral, a densidade dos sólidos é maior que a dos líquidos e esta, por sua vez, é maior que a dos gases. 3. Materiais Utilizados 3.1 - Paquímetro: O paquímetro é um instrumento de medidas por comparação direta em peças com pequenas dimensões (geralmente até 150 mm ) permitindo leituras de fração de milímetros, através d e um nônio retilíneo. Na maioria dos paquímetros utilizados em laboratórios didáticos têm uma precisão de 0,05mm. De grande aplicação prática, o paquímetro é um instrumento destinado a medições de dimensões externas, internas, profundidade e ressaltos de peças. 3.2 - Balança de precisão: É utilizada para medir com grande precisão a massa de sólidos e líquidos não voláteis, isso porque possui elevada sensibilidade de leitura e indicação. 3.3 - Peças para medição (corpo composto): O corpo, composto por três objetos diferentes, objetos de medidas para determinação de massa e volume: (paralelepípedo,ésfera de Aço e cilindro) 4. Desenvolvimento do experimento: Com o paquímetro e a balança foi possível medir as grandezas dos corpos compostos, essas grandezas estão sendo representadas por: 1.0 Cilindro H– altura do cilindro D-diâmetro do cilindro M-massa do cilindro 2.0 Esfera de aço D-diâmetro da esfera M-massa da esfera 3.0 Paralelepípedo M-massa do parale A - aréa paralelepípedo 5.Resultados As medidas coletadas estão apresentadas na tabela 01 cilindro Grandeza Unidade instrumento valores H mm paquímetro 72 D mm paquímetro 28 M g Balança de precisão 63.40 Obs:Transformando mm para cm 72mm=7,2cm 28mm=2,8cm A partir das medidas acima, foram feitos os seguintes cálculos: Para calcularmos o volume do cilindro é necessário a utilização da seguinte fórmula: Volume = Área da base X Altura Área da base = π.r² Logo, V = V = π.r² A=π.2,8/4 D=M/A A=6,15 D=63,40/44,28 V=A.H D=1,43g/cm³ V=6,15.7,2 V=44,28 TABELA 02 ESFERA Grandeza Unidade instrumento valores D mm paquímetro 25 M g Balança de precisão 67.05 A partir das medidas acima, foram feitos os seguintes cálculos: Obs:d-diametro v=4/3.π.r³ v=4/3.π.1,25³ d=2.π v=4/3.π.d³/8 v=8,18 r=d/2 v= π×d³/6 D=m/v D=67,05/8,18 D=8,19g/cm³ TABELA 03 PARALELEPÍPEDO Grandeza unidade instrumento valores M g Balança de precisão 132.40 a1 mm paquímetro 32.5 a2 mm Paquímetro 100.3 a3 mm paquímetro 78.60 A partir das medidas acima, foram feitos os seguintes cálculos: As medidas foram convertidas de mm para cm: A1 32,5mm=3,25cm A2 100,3mm=10,03cm A3 78.60mm=7,86cm V=a1.a2.a3 d=m/v V=3,25.10,03.7,86 d=132,40/256,21 V=256,21 d=0,52g/cm³ 6.Analises do resultado Tendo em vista os resultados experimentais podemos observar a que o paquímetro e a balança de precisão são instrumentos precisos, e que a sua utilização não compreende apenas a indústria civil e mecânica, é bastante útil em diversas áreas como a química e física. Com base nos dados teóricos e experimentais obtidos pelo experimento conclui-se as diferenças de densidade experimental entre os corpos compostos é inversa mente proporcional com o volume, quando o volume diminui a densidade aumenta e quando o volume aumenta a densidade diminui: Ex: À esfera de aço contém um volume pequeno, no entanto sua densidade é maior que a do cilindro de plástico que contém um volume maior que a da esfera por isso o cilindro possui uma densidade menor. 7.CONCLUSÕES Através dos resultados obtidos no cálculo da densidade concluímos que cada objeto é de material diferente, conforme o resultado podemos dizer que: - Cilindro : material plastico. - Paralelepípedo: material é madeira - Esfera: material é aço Em relação á precisão de valores, a tabela (em anex o) fornece valores mais exatos. É importante r essaltar que a densidade de um sólido depende da temperatu ra e de sua estrutura cristalina, ou seja, diferentes estruturas cristalinas de um mesmo composto apresentarão diferentes densidades
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