Relatório densidade de fluidos

Prévia do material em texto

Laboratório de Física II
	
DENSIDADE DE LÍQUIDOS
Alfenas
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS – UNIFAL-MG
Instituto de Ciências Exatas
Núcleo de Física
	
16 de Abril de 2018
Introdução e objetivos
	O presente experimento tem como objetivo a determinação da densidade dos líquidos familiarizando os alunos na ferramentas que possuem tal utilidade (densímetro e picnômetro) . A densidade diz respeito a quantidade de matéria que se obtém em determinado volume. A partir da explicação teórica de densidade pode-se entender o porquê de alguns líquidos flutuarem sobre os outros (muito importante para os químicos, como por exemplo em técnicas de filtração e outras separações de misturas de mais de uma fase).
Teoria
	A densidade ( como anteriormente citada), expressa-se através da relação da massa pelo volume (ρ=m/v). Para compreendê-la vale relembrar as definições de:
Massa: está relacionada à quantidade de matéria/fluido. Vulgarmente falando, seu “peso” (o que é uma afirmação não tão correta já que o peso é a força resultante da multiplicação da massa pela gravidade). A massa específica, porém trata-se da razão entre massa e volume, assim como a densidade. Entretanto, o que a difere da densidade da massa específica é que no caso de um objeto oco, é que no caso da massa específica, considera-se somente o volume realmente preenchido, enquanto o segundo considera o volume na sua totalidade (incluindo o espaço vazio).
Volume: É a grandeza física que mede o espaço que determinada substância/objeto está ocupando.Sendo assim, a densidade pode ser entendida como a grandeza que correlaciona a quantidade de matéria com o volume que está ocupando. Entretanto, a anteriormente citada é chamada de DENSIDADE ABSOLUTA, enquanto a DENSIDADE RELATIVA é a relação da densidade do material utilizado pela densidade de uma substância padrão - no caso, água. (ρliquido/ρágua). Para medir a densidade, utiliza-se um instrumento denominado densímetro. O densímetro trata-se de um tubo de vidro com base de chumbo e uma escala em seu interior. Ao margulhá-lo em determinada substância, ele afunda até deslocar um volume de fluido cujo peso se iguale ao dele, e o ponto da escala que permanecer na superfície será a sua densidade. Isso é possível graças ao princípio de Arquimedes que consiste em : todo corpo parcialmente ou totalmente imerso em um fluido pode ter seu volume calculado a partir do deslocamento do fluido antes e após a inclusão do objeto no liquido. A força que o fluido aplica sobre o objeto é denominada “empuxo”
Quando estuda-se fluidos é importante saber classificá-los em:
Fluidos compressíveis: é um fluido que responde à ação de uma força sobre ele com a redução de seu próprio volume 
Fluidos incompressíveis: fluido que apresenta resistência à diminuição do volume próprio quando se aplica uma força à ele.
 Metodologia experimental
	A- DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DOS LÍQUIDOS PELO PICNÔMETRO
Para a realização desta parte do experimento foi necessário: picnômetro, funil, balança digital, água, álcool etílico e óleo.
Primeiramente, tarou-se a balança e pesou-se o picnômetro vazio, juntamente com a variação que apareceu na balança (erro), tarando novamente. Colocou-se com a ajuda de um funil o álcool no picnômetro. Posteriormente foi pesado novamente a fim de descobrir a massa do líquido contido na vidraria. O processo foi repetido com a água e o óleo.
 B- DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DOS LÍQUIDOS ATRAVÉS DO DENSÍMETRO
Para a realização desta parte do experimento, utilizou-se três provetas contento em cada: óleo, água destilada e álcool e três densímetros.
Em cada proveta foi introduzido um densímetro que afundou até certo ponto da escala. Foi observado cautelosamente qual foi a parte da escala que ficou na superfície, que é a densidade do líquido.
Resultados e análise dos dados
 A- DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DOS LÍQUIDOS PELO PICNÔMETRO
Para esse experimento, a densidade da água destilada não será necessária ser calculada, pois vamos adotá-las como sendo 1000kg/m³ ou 1g/cm³, com erro aproximado de zero.
Massas:
Picnômetro vazio : 37,15g ± (0,04g)
Picnômetro com água destilada : 89,01g ± (0,04g)
Picnômetro com álcool : 78,84g ± (0,04g)
Picnômetro com óleo : 84,91 ± (0,04g)
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS EM FORMA DE TABELA
Densidade obtida através da utilização do densímetro
	Líquido 
	ρ ( g/cm³)
	Água destilada
	1,0045 ± 0,0015
	Álcool
	0,8365 ± 0,0015
	Óleo de soja 
	0,9275 ± 0,0025
O densímetro foi introduzido em sua respectiva proveta (sem trocá-las para que não houvesse mistura das substâncias utilizadas). Foi tomado cuidado para que o mesmo não ficasse encostado nas paredes da vidraria e que se posicionasse da forma mais vertical possível para que aumentasse sua precisão. Os valores do menisco foram recolhidos por dois observadores a fim de uma maior veracidade de valores. Obteve -se para:
A água : 1,0045g/cm³
Álcool: 0,8365g/cm³
Óleo de soja: 0,9275g/cm³
Tabela da massa do picnômetro com as substâncias e suas respectivas densidades:
	Líquido
	Massa (g)
	ρ (g/cm³)
	Água destilada
	89,01 ± (0,04)
	1 ± (0)
	Álcool
	78,84 ± (0,04)
	0,804 ± (0,003)
	Óleo de soja 
	84,91 ± (0,04)
	0,921 ± (0,003)
Pesou-se a massa do picnômetro vazio e depois com cada uma das substâncias (água destilada, óleo de soja e álcool). A densidade da água foi adotada como 1g/cm³
Para calcular a densidade do álcool e do óleo utilizou-se a fórmula:
ρ = ( m ± (Δm) - (m.v ± (Δm.v)) . (ρL ± (ΔρL)) 
(mL ± (ΔmL)) - (m.v ± (Δm.v))
E obteve-se assim, para o álcool: 0,804 g/cm³
Para o óleo de soja: 0,921 g/cm³
Sendo os valores da literatura adotados como: 
Álcool: 0,789g/cm³
Água: 0,997g/cm³
Óleo de soja: 0,891g/cm³
Discussão
	Comparando as densidades obtidas através dos dois métodos foi possível perceber que não houveram diferenças descrepantes, (sendo que a maior diferença foi na densidade do álcool (0,03g/cm³ aproximadamente). Estas pequenas diferenças podem ser atribuídas aos erros dos instrumentos (balança, densímetro) e até mesmo os erros humanos ( de observação no caso do densímetro, de manuseio - encher mais ou menos o picnômetro, entre outros.
Conclusão
	Em comparação com os valores das densidades dos líquidos utilizados na teoria, os valores obtidos não foram muito diferentes. Foi observável também, que o picnômetro foi mais preciso (aproximou-se mais do valor da teoria, que o densímetro). Isso pode estar relacionado a erros de aferição do menisco, pode estar torto dentro do sólido (o que faz com que ele seja mais eficaz em liquidos que possuam densidade próxima a 1) entre outros erros, o que o torna menos preciso. A diferença nas densidades dos líquidos na medição utilizando o densímetro se dá graças às diferentes forças que os diferentes líquidos aplicam sobre o objeto, ou seja, o “empuxo”. 
Referências
1- FONSECA DE MATOS, Eduardo. Comportamento densímetro. Disponível em: <https://super.abril.com.br/comportamento/densimetro/> Acesso em: 16 de abril de 2018
2- SEARS, Francis Weston; ZEMANSKY, Mark Waldo; YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. 10ª Edição. São Paulo .Editora Pearson Education, 2003
3-TOFFOLI, Leopoldo; Princípio de Arquimedes. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/principio-de-arquimedes-empuxo/> Acesso em: 16 de abril de 2018
4- Autoria desconhecida. Massa específica; Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/massa-especifica/> Acesso em: 16 de abril de 2018
Apêndice
1 - Para calcular a densidade do álcool e do óleo utilizou-se a fórmula:
ρ = ( m ± (Δm) - (m.v ± (Δm.v)) . (ρL ± (ΔρL)) 
(mL ± (ΔmL)) - (m.v ± (Δm.v))
1.1 - Cálculo da densidade do álcool:
ρálcool = (78,84 ± (0,04)) - (37,15 ± (0,04)) . (1 ± (0))
 (89,01 ± (0,04)) - (37,15 ± (0,04))
ρálcool = 41,69 ± (0,08) . (1±(0)
 51,86 ± (0,08)
ρálcool= 0,804 ± (0,003) . (1± (0))
ρálcool= 0,804 ± 0,003 g/cm³
Calculando o erro....Δp = 1 . [ 41,69. 0,08 + 51,86 . 0.08 ]
 ( 51,86²) 
Δp = 1 . [ 3,33 + 4,15 ]
 (51,86²) 
Δp = 7,48 = 2,78 x 10-3 ≅0,003
 (51,86²)
1.2 - Cálculo de densidade do óleo de soja 
ρóleo = (84,91 ± (0,04)) - (37,15 ± (0,04) . ( 1 ± (0))
 (89,01 ± (0,04)) - (37,15 ± (0,04)
ρóleo =47,76 ± (0,08) . (1 ± (0))
 51,86 ± (0,08)
ρóleo =0,921 ± (0,003) . (1±(0))
ρóleo = 0,921 ± 0,003g/cm³
Calculando o erro...
Δp = 1 . [47,76 . 0.08 + 51,86 . 0,08]
 (51,86²)
Δp = 1 . [ 3,82 + 4,15]
 (51,86²)
Δp = 7,97 = 2,96 x 10 -3 ≅0,003
 (51,86²)