Propriedades físicas da matéria e método cientIífico

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL
PROPRIEDADES FÍSICAS DA MATÉRIA E MÉTODO CIENTÍFICO.
ACADÊMICOS:
LUIZ FERNANDO PANTALEÃO						R.A.: 102998
MATEUS MOREIRA TAROZO						R.A.: 100856
GUILHERME TAVARES TEL						R.A.: 90137
MARINGÁ, 18 DE OUTUBRO DE 2017
SUMÁRIO
Introdução											02
Procedimento											04
Resultados e discussão									05
Conclusão											08
Referências Bibliográficas									09
 Introdução
	A matéria pode ser vista sob duas óticas: a quantidade e a qualidade. 
	Sob a ótica da qualidade, chamamos a matéria de substância. A substância possui composição característica e um conjunto definido de propriedades. Podendo ela ser simples (formada por um único elemento químico) ou composta (formada por vários elementos químicos).
	Sob a ótica da quantidade, chamamos a matéria de corpo. Um corpo é uma quantidade limitada de matéria, como, por exemplo, um bloco de gelo ou um anel de prata.
	Neste trabalho, estudaremos essas duas óticas. No primeiro experimento, visamos encontrar o ponto de fusão de uma quantidade de m-nitrobenzaldeído e verificar sua pureza.
	O ponto de fusão é a temperatura (fixa em substâncias puras e não fixas em misturas) onde a matéria analisada passa do estado sólido ao líquido.
 No segundo experimento, visamos determinar a densidade de uma substância através dos cálculos das densidades de cinco corpos formados por essa substância.
	A densidade (ρ) é definida como um valor constante, dentro de um limite de pressão e temperatura, característico de cada substância. Sendo calculada como a razão entre massa (m) pelo volume (V) de um corpo.
A massa (m) é uma propriedade intrínseca de qualquer amostra de matéria. Podendo ser medida com usa de balança.
O volume (V) de uma amostra de matéria é sua extensão tridimensional. Podendo ser calculada de forma simples dependendo do formato do corpo analisado. Neste trabalho, o volume do sólido será obtido de forma simples utilizando o Princípio de Arquimedes, que diz que o volume de um corpo é igual ao volume de água que o mesmo desloca ao imergir no líquido.
Com essas duas informações, podemos definir a densidade pela equação:
ρ = m/V(1)
A respeito da teoria dos erros, essa teoria leva em conta as incertezas presentes nos dados obtidos, para se encontrar novos dados mais satisfatórios, levando em consideração os desvios e os valores médios.
Para se calcular o valor médio é preciso utilizar a seguinte equação:(2)
Onde n é o número total de medidas realizadas.
O desvio padrão é calculado da seguinte forma:(3)
Onde i corresponde a i-ésima medida e, n, ao número total de medidas realizadas. Para adições e subtrações, usamos:(4)
E para multiplicações e divisões, aplicamos o logaritmo neperiano (ln) em ambos os lados da equação e tem-se que , onde x é a grandeza envolvida:(5)
O desvio percentual (), utilizado para relacionar o valor experimental e o valor teórico é medido da seguinte forma:(6)
	
Procedimento
Experimento 1: Ponto de fusão
-Materiais:
Bico de Bunsen, suporte universal, três tubos capilares, tubo de Thiele, anel de borracha, garra metálica, tubo de vidro de 50 cm aberto em ambas as extremidades, termômetro de precisão e m-nitro benzaldeído.
-Métodos:
Primeiramente, introduzimos uma pequena quantidade de m-nitro benzaldeído em pó dentro dos tubos capilares, em seguida, soltamos os capilares um de cada vez dentro do tubo de vidro de 50 cm, isto foi feito para que o material se assentasse no fundo dos tubos.
Então, o tubo de Thiele foi preenchido com água até três centímetros acima da saída lateral, preso ao suporte universal com o auxílio da garra metálica e foi posicionado acima do bico de Bunsen.
Logo, o termômetro foi preso com o auxílio do anel de borracha a um capilar de modo que a ponta metálica do termômetro ficou a mesma altura do fundo fechado do capilar, o qual contém o m-nitro benzaldeído. Em seguida, o termômetro foi colocado dentro do tubo de Thiele e tal ponta metálica foi posicionada na altura da saída lateral do tubo.
Com o sistema pronto, o braço lateral do tubo de Thiele foi aquecido usando o bico de Bunsen e a água foi aquecida. Foram anotados os dados para a temperatura na qual o material entrou em fusão e a qual o material se tornou completamente líquido. A água e o capilar foram trocados e o experimento foi repetido duas vezes. 
Experimento 1: Densidade de um sólido
-Materiais:
Balança digital de precisão , proveta graduada de 10.00mL de precisão , conta gotas, cinco corpos de ferro, pisseta contendo água destilada, palha de aço.
-Métodos:
As amostras de ferro foram lixadas para remover quaisquer oxidações que poderiam estar presentes no corpo, feito isto, as amostras foram pesadas na balança digital.
Em seguida, a proveta de 10.00mL foi preenchida com de água, um corpo de ferro foi colocado na proveta e o volume resultante foi medido, depois disso o corpo foi retirado e a proveta foi lavada com água destilada e preenchida com novamente, este processo foi repetido até que todas as massas serem utilizadas.
Resultados
Experimento 1: Ponto de fusão
	Os dados medidos foram utilizados para montar a seguinte tabela:
	Tabela 1. Temperaturas obtidas experimentalmente durante a fusão da amostra
	Temperatura inicial (ºC)
	Temperatura final (ºC)
	
	
	
	
	
	
	A partir da tabela 1 e da equação (2) e (4) foram obtidos os seguintes dados:
	Logo, a temperatura média de fusão é dada por
Experimento 1: Densidade de um sólido
	Com os dados obtidos em mãos e o auxílio das equações (1), (3) e (4) foi possível montar a seguinte tabela:
	Tabela 2. Resultados do experimento para as amostras de ferro,
	Amostra nº
	Massa do sólido (g)
	Volume de água (mL)
	Volume de água + sólido (mL)
	Volume do sólido ()
	Densidade ()
	s
	1
	
	
	
	
	8.382
	0.344
	2
	
	
	
	
	7.895
	0.344
	3
	
	
	
	
	8.279
	0.344
	4
	
	
	
	
	7.565
	0.344
	5
	
	
	
	
	8.288
	0.344
	Com isso podemos escrever, usando a equação (2), que a densidade média do ferro e o seu desvio é dada por:
Em seguida, usando os dados da Tabela 2, foi montado o seguinte gráfico para melhor demonstrar a relação entre a massa e o volume dos corpos de ferro:
Através da regressão linear, encontramos que pode ser escrito como: 
Tal que onde A é a densidade () do ferro.
	Como o ponto de fusão do m-nitro benzaldeído já é conhecido, , podemos usar a equação (6) para verificar a precisão do dado obtido no experimento em relação ao dado teórico.
	Pode se concluir então que o desvio varia entre .
	Durante o experimento foi possível calcular dois valores que representam a densidade do ferro, um deles foi calculado a partir da regressão linear de um gráfico relacionando a massa com o volume de um corpo de ferro, o outro modo envolveu cálculos usando dados medidos. A densidade do ferro teórica é dada por , logo podemos calcular a precisão do dado obtido através da regressão linear,
 	Agora podemos calcular a precisão do dado obtido através dos cálculos
	Os desvios são resultantes das imprecisões presentes nos equipamentos utilizados, que podem ser agravados devido a inexperiência dos participantes do grupo. Ainda assim os dados obtidos se mostraram precisos devido ao baixo desvio percentual e exatos por se aproximar do valor teórico. É possível perceber também que o dado calculado pela média é mais preciso que o dado obtido pela regressão linear, afinal seu desvio percentual é menor.
Conclusões 
	Devido ao resultado obtido no experimento 1, pôde-se concluir que provavelmente a amostra de m-nitro benzaldeído é pura, afinal o ponto de fusão encontrado durante o experimento é bastante próximo do valor teórico, o desvio percentual varia entre e este erro pode ser resultante das imprecisões dos equipamentos e dos operadores.
	Durante o experimento2 conseguimos determinar a densidade de um sólido irregular através do uso do princípio de Arquimedes, calculamos duas densidades, sendo a densidade calculada através das massas e dos volumes médios dos sólidos a mais precisa, apresentando que a densidade do ferro é dada por sendo está bem próxima a densidade encontrada na literatura, .
Referências Bibliográficas
[1] – Manual de Laboratório - Física Experimental - H. Mukai e Paulo R. G. Fernandes – 2017.
[2] – Normas e Padrões para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos - Bruhmer Cesar Forone Canonice – 2013.
[3] – BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005.