Densidade

Prévia do material em texto

2 
5 
UNIVERSIDADE METODISTA DE PIRACICABA – UNIMEP
FEAU – FACULDADE DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E URBANISMO 
 
 
 
Bianca Perinelli
Gabriela Mazeto Damasceno
Luana Mião Klein
Thainara Cristina Silva de Souza
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO MEDIDAS DE DENSIDADE
 
 
 
Santa Bárbara d’Oeste, 2015 
Bianca Perinelli
Gabriela Mazeto Damasceno
Luana Mião Klein
Thainara Cristina Silva de Souza
 
 
 
 
RELATÓRIO MEDIDAS DE DENSIDADE
 
 
 
 
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Engenharia Química Aplicada I, no Curso de Engenharia Química, na Universidade 
Metodista de Piracicaba. 
 
Prof. Dr. Sandra Gomes de Moraes
 
 
 
 
 
Santa Bárbara d’Oeste, 2015
RESUMO 
Este trabalho apresenta um experimento realizado com o intuito de determinar a densidade de materiais, bem como o uso do picnômetro e a técnica da picnometria. Ao longo do mesmo, têm-se a descrição experimental e cálculos realizados, junto a resultados e dados coletados, cujo início dá-se através de uma breve fundamentação teórica. Ao longo do mesmo, definiu-se densidade, viscosidade e comparou-se ambas. Para que a realização do mesmo fosse possível, utilizou-se duas soluções, uma açucarada, outra de álcool 96%, e também água destilada. Usou-se também, para a determinação de densidade nos sólidos pequenas esferas de vidro. Ao final, concluiu-se que para determinar densidade, é necessário aferir-se massa e volume, ao mesmo tempo que verifica-se a temperatura de trabalho; concluiu-se também que os resultados foram satisfatórios e que para qualquer experimento que se vá realizar, antes deve-se buscar um conhecimento básico acerca da teoria do mesmo.
Palavras-chave: Densidade; viscosidade; picnômetro; picnometria; densidade de sólidos; densidade de soluções; 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
 
INTRODUÇÃO
DENSIDADE E VISCOSIDADE
A densidade de um sólido, liquido ou gás, define-se como o quociente entre a massa e o volume do corpo. Assim, pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. Ou seja, a densidade pode ser calculada através da seguinte equação:
Onde ρ é a densidade em questão, m a massa e V o volume, no S.I. dados em kg/m3, kg e m3 respectivamente, porem pode ser, usualmente, dados em g/cm3, g e cm3 respectivamente. A densidade de um material varia de acordo com a temperatura e a pressão em que o mesmo é manuseado. Em geral, se a substância manuseada é pura, sua densidade será a mesma para qualquer ponto do volume que ocupa.
A viscosidade de um liquido (inverso da fluidez) mede a resistência interna oferecida ao movimento relativo de diferentes partes desse líquido. Define-se pela lei de Newton da viscosidade:
Onde é a taxa de deformação angular do fluido, a constante μ é o coeficiente de viscosidade, viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica. No S.I. a unidade de viscosidade absoluta, viscosidade mais usual, é dada em Pa.s (N.s/m2). 
Apesar da nítida diferença entre viscosidade e densidade, é comum dizer que o liquido é denso, quando na verdade é muito viscoso. A relação entre ambas é que são propriedades especificas de fluidos. Porém não são diretamente interligadas, uma vez que fluidos com densidades semelhantes podem apresentar viscosidades muito diferentes.
PICNÔMETRO E PICNOMETRIA
Picnômetro é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que seu volume seja invariável e possui uma abertura para se fazer análises e/ou trocar substâncias. Consiste num instrumento ideal para determinar a densidade de uma substância e é muito utilizado por possuir baixo coeficiente de dilatação. (Anexo 1) 
Já a picnometria é uma técnica laboratorial, que conta com o uso do picnômetro, utilizada para fazer a determinação da massa especifica e da densidade de líquidos. Pode ser usado também para determinação da massa especifica e densidade de sólidos, precisando ou não, antes ser dissolvido.
DESENVOLVIMENTO 
OBJETIVO PRINCIPAL
Determinar densidade de diferentes materiais
Objetivos secundários
Os objetivos secundários deste experimento são a utilização do picnômetro e a prática da picnometria.
 
MATERIAIS E REAGENTES
Acetona;
Água destilada;
Álcool (96%);
Balança analítica (precisão de 0,00001g);
Béquer (500 mL);
Esferas de vidro;
Picnômetro (100 mL);
Termômetro de mercúrio;
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Calibração do picnômetro/Determinação do volume do picnômetro
Inicialmente, tomou-se do béquer de 500 mL no qual foi colocado aproximadamente 150 mL de água destilada e, após a mesma ter atingido o equilíbrio térmico com o ambiente, registrou-se a temperatura. 
Simultaneamente, pesou-se o picnômetro limpo e seco na balança analítica, em posse de tal dado, cujo procedimento foi realizado em triplicata, preencheu-se o picnômetro com água destilada do béquer, tampou-o, verificando total preenchimento do mesmo sem bolhas e colocou-o dentro do béquer contendo o restante de água sem que o nível de água externa ultrapassasse a borda do mesmo. 
Após alguns minutos, necessários para que a água do picnômetro e do béquer atingissem equilíbrio térmico com o ambiente, o picnômetro teve sua superfície externa cuidadosamente seca e em seguida o mesmo foi pesado, procedimento também realizado em triplicata. 
Determinação da densidade de líquidos
A princípio, lavou-se o picnômetro com acetona, afim de seca-lo, cujo volume foi determinado através do passo 2.3.1, e o mesmo foi pesado após tal procedimento. Em seguida, adicionou-se a solução de sacarose, tampou-se o picnômetro, de modo que não houvesse bolhas em seu interior e que o mesmo ficasse completamente cheio. A seguir, o mesmo foi pesado, e o procedimento foi repetido para o álcool.
Determinação da densidade de sólidos
Novamente, lavou-se o picnômetro com água diversas vezes, afim de limpa-lo e em seguida, diversas vezes com acetona, afim de seca-lo e o mesmo foi pesado após tal procedimento. Em seguida, adicionou-se as esferas de vidro ao picnômetro até atingir um pouco mais da metade do volume do mesmo e este foi pesado. Após tal procedimento, adicionou-se um não solvente (que necessariamente deveria ser de densidade conhecida), no caso foi utilizada a água, afim de determinar-se a densidade das esferas, e o conjunto foi pesado.
 
DADOS OBTIDOS E RESULTADOS
Calibração do picnômetro/Determinação do volume do picnômetro
Tendo realizado o procedimento descrito no item 2.3.1, organizou-se os dados coletados em forma de tabela, conforme a apresentada a seguir:
	
	1° repetição
	2° repetição
	3° repetição
	Massa do picnômetro vazio (g)
	52,0816
	52,0817
	52,0817
	Massa do picnômetro com água (g)
	152,1991
	152,1812
	152,1770
	Massa da água (g)
	100,1175
	100,0995
	100,0953
	Temperatura da água (°C)
	27
	27
	27
	Densidade da água na temperatura de trabalho (g/mL)
	0,99652
	0,99652
	0,99652
Tabela 1: Dados coletados para determinação do volume do picnômetro;
Partindo destes dados coletados e tabelados, foi possível, utilizando-se a equação I da introdução teórica, calcularmos o volume do picnômetro, sendo estes registrados na tabela a seguir:
	
	1° repetição
	2° repetição
	3° repetição
	Volume do picnômetro (mL)
	100,4671
	100,4490
	100,4448
Tabela 2: Volume do picnômetro calculado para cada repetição;
Em posse dos resultados obtidos, foi calculado o volume médio prático, que será utilizado para os passos 2.4.1 e 2.4.2 e tal volume foi igual a 100,4537 mL.
Determinação da densidade de líquidos
Após o procedimento realizado, descrito no passo 2.3.1, foram coletados dados e estes, registrados em forma de tabela, conforme a que será apresentada a seguir:
	
	Solução 1
(Solução açucarada)
	Solução 2
(Álcool 96%)
	Massa do picnômetro vazio (g)
	52,2464
	52,2332
	Massa do picnômetro com solução (g)
	156,0472
	132,8254
	Massa de solução (g)
	103,8008
	80,5922
	Volume da solução (mL)
	100,4537100,4537
Tabela 3: Dados experimentais para determinação da densidade de líquidos;
Com posse desses dados, foi possível calcular a densidade de ambas as soluções utilizando a equação I. Os resultados encontrados estão representados a seguir:
	
	Solução 1
(Solução açucarada)
	Solução 2
(Álcool 96%)
	Densidade da solução (g/mL)
	1,0333
	0,8023
Tabela 4: Densidade calculada das soluções;
Determinação da densidade de sólidos
Conforme o procedimento descrito no item 2.3.2, obteve-se diversos dados, tais quais foram organizados na forma de uma tabela, de acordo com a apresentada a seguir:
	
	Sólido
(Esferas de vidro)
	Massa do picnômetro (g)
	52,1921
	Massa do picnômetro com as esferas (g)
	133,3335
	Massa das esferas (g)
	81,1414
	Massa do picnômetro com água (g)
	200,8765
	Massa da água (g)
	67,5430
	Volume da água (mL)
	67,7789
	Volume das esferas (mL)
	32,6748
	Temperatura da água (°C)
	27
	Volume do picnômetro (mL)
	100,4537
Tabela 5: Dados experimentais obtidos para determinação da densidade de sólidos;
Partindo desses dados coletados, e utilizando a equação III da introdução teórica, calculou-se a densidade do sólido, que foi igual a 2,4833 g/cm3
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 
 Ao final do experimento relato, pode-se concluir a importância e necessidade dessa teoria como base para qualquer aluno e atuante na área de processos químicos de uma indústria.
Por se tratar de uma pratica eficaz, prática e de fácil acesso, os resultados obtidos torna hábil a validação dos resultados do experimento, a determinação de densidade de líquidos e sólidos.
Concluiu-se também que a determinação da densidade de uma amostra necessita de dois fatores básicos, sendo eles: a medição do peso, a medição do volume.
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO 1 – Picnômetro
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAvL0AH/determinacao-densidade# 
<Acesso em: 25/05/2015 22h50>
http://www.prolab.com.br/produtos/vidrarias-para-laboratorio/picnometro 
<Acesso em: 25/05/2015 22h35>
http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade 
<Acesso em: 25/05/2015 23h00>
http://pt.wikipedia.org/wiki/Picnometria 
<Acesso em: 25/05/2015 22h20>
http://pt.wikipedia.org/wiki/Viscosidade 
<Acesso em: 25/05/2015 23h30>