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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MATO GROSSO DO SUL UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE DOURADOS CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA KHARLLA FRANCO DOS SANTOS - 40158 DENSIDADES Dourados - MS 2018 KHARLLA FRANCO DOS SANTOS Densidades Relatório apresentado à disciplina de Física Experimental, no curso de graduação de Engenharia Ambiental e Sanitária, ofertado pela Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS) - Unidade Universitária de Dourados/MS. Profª. Scheyla Cadore. DOURADOS-MS 2018 1. RESUMO Para Russell, “A densidade é definida como a massa da unidade de volume de uma substância, ou simplesmente, massa por unidade de volume”. (RUSSEL, 2004, p. 40) Cada material, seja sólido ou líquido possui uma densidade especifica, sendo considerada a identidade do material, sendo ela definida pela relação da massa pelo o volume. O micrômetro, é um equipamento utilizado para medir com exatidão a espessura de revestimentos de toda a espécie de objetos. Foi medido a espessura de diversas esferas e também foi pesado em uma balança analítica para se obter a densidade das esferas analisadas. Este relatório foi realizado para relatar a atividade efetuada no dia 15 de agosto de 2018, no laboratório de Física, no bloco E, da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS, onde foi feita a aula teórica e prática sobre a determinação da densidade de sólidos e líquidos. 2. INTRODUÇÃO Para Russell, “A densidade é definida como a massa da unidade de volume de uma substância, ou simplesmente, massa por unidade de volume”. (RUSSEL, 2004, p. 40). A densidade de sólidos e líquidos, segundo o Sistema Internacional de Unidades é expressa em quilograma por metro cúbico – kg/m3. Entretanto, é mais comumente expressa em unidade de gramas por centímetros cúbicos – g/cm3, ou em gramas por litro - g/mL. A densidade absoluta é uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das outras substâncias. É definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume. Em física, a densidade de um corpo, ou objeto é a razão entre sua massa e seu volume. Um exemplo, para sabermos a densidade de um sofá, basta sabermos a sua massa total e seu volume total. Então, matematicamente, temos: . A unidade de medida, (no Sistema Internacional-SI) da densidade é: kg/m 3 (quilograma por metro cúbico). A densidade de um corpo pode ser medida de diversas formas. Por exemplo, em nosso experimento podíamos medir a densidade através de um paquímetro (Medindo-se seus parâmetros e determinando seu volume) ou através do deslocamento do volume de um líquido quando o objeto é imerso nesse líquido. Matematicamente, temos a densidade absoluta, que é a quantidade de massa, dividida pela quantidade de volume: ρ = m/v Onde: ρ é a massa específica, m é a massa e v é o volume da parte maciça. A unidade de medida no SI é kg/m 3 (quilograma por metro cúbico). O conceito de densidade pode ser facilmente entendido na prática comparando objetos feitos a partir de diferentes substâncias, mas de mesmo volume. Portanto, sólidos com o mesmo volume, porém feitos de diferentes materiais terão massas distintas, ou seja, materiais diferentes têm densidades diferentes. A massa de um objeto é com o uso de uma balança, neste caso usamos uma balança analítica; o volume de um objeto regular pode ser obtido através de medidas com uso de instrumentos como o paquímetro e micrometro, e multiplicando suas dimensões. Para objeto irregular pode ser determinado pelo aumento aparente no volume de um líquido onde ele é mergulhado. Quando se trata de um solido com formato irregular, como um parafuso, usa-se um recipiente contendo um liquido de volume e densidade conhecida, como a água (d: 1,00 g.cm³), em seguida é pesado e mergulhado no liquido, sendo possível verificar a alteração de volume no recipiente. (SAMPAIO e SILVA,2007). Para medirmos qualquer densidade deve-se saber sua massa e volume, respectivamente. Podemos medir a massa de um objeto em uma balança, o volume de um objeto regular (com base regular) é calculado medindo e multiplicando suas dimensões. Se o objeto for irregular, é difícil saber seu volume com precisão, podemos fazer isso facilmente imergindo esse objeto em um recipiente com um líquido. O volume de um objeto irregular pode ser determinado pelo aumento aparente no volume de um líquido onde ele é mergulhado. Sendo assim: Volume do líquido deslocado = Volume do objeto. Mas também temos a densidade relativa. A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância. No cálculo da densidade relativa dos sólidos e líquidos, o padrão normalmente escolhido é a densidade absoluta da água, é igual a 1,000 g/cm³. Figura 1. Representação de determinação de volume de um solido irregular Fonte: WebEduc (http://webeduc.mec.gov.br/portaldoprofessor/quimica/cd2/conteudo/aulas/20_aula/aula.html) 3. OBJETIVOS Conhecer e analisar as medidas de sólidos, pelo uso de instrumentos de medida de precisão. Definir a densidade de sólido apresentados, sendo: a Esfera de isopor, bola de gude, esfera de aço e esfera de chumbo. Efetuar o cálculo de erro de leitura e medida. 4. PROCEDIMENTOS 4.1. Materiais Utilizados • Balança analítica: instrumento que mede a massa de um corpo; • Paquímetro: é usado para medir espessuras, diâmetro de fios, diâmetro interno e externo de tubos, profundidade de orifícios e comprimentos de peças até 150 mm; • Esfera de Isopor; • Esfera de Aço; • Esfera de Chumbo • Bolinha de Gude. 4.2. Procedimento: Esfera de Isopor Com o micrometro mediu-se a espessura da esfera três vezes. Esfera de Aço Com o micrometro mediu-se a espessura da esfera três vezes. Bola de Gude Com o micrometro mediu-se a espessura da bola de gude três vezes. Esfera de Chumbo Com o micrometro mediu-se a espessura da esfera três vezes. 5. RESULTADOS 5.1. Medida da massa (g) e diâmetro dos objetos (mm) Medida 1 Medida 2 Medida 3 Média Diâmetro Esfera de Isopor 0,47 0,48 0,48 0,477 22,44 Esfera de aço 23,72 23,72 23,73 23,723 18,01 Bola de Gude 45,51 45,52 45,52 45,517 16,20 Esfera de Chumbo 5,55 5,54 5,55 5,547 19,54 5.2. Cálculo de erro de medida e leitura Esfera do Isopor Média 0,477 Medidas: Desvio: 0,47 0,00004 0,48 0,00001 0,48 0,00001 Desvio Padrão 0,0058 Desvio Padrão Médio 0,0033 Medida Mínima 0,473 Medida Máxima 0,480 Esfera de Aço Média 23,723 Medidas: Desvio: 23,72 0,00001 23,72 0,00001 23,73 0,00004 Desvio Padrão 0,0058 Desvio Padrão Médio 0,0033 Medida Mínima 23,720 Medida Máxima 23,727 Bola de Gude Média 45,517 Medidas: 45,51 0,00004 45,52 0,00001 45,52 0,00001 Desvio Padrão 0,0058 Desvio Padrão Médio 0,0033 Medida Mínima 45,513 Medida Máxima 45,520 Esferade Chumbo Média 5,547 Medidas: Desvio: 5,55 0,00001 5,54 0,00004 5,55 0,00001 Desvio Padrão 0,0058 Desvio Padrão Médio 0,0033 Medida Mínima 5,543 Medida Máxima 5,550 5.3. Densidade dos objetos (g.cm-³) Esfera de Isopor Esfera de Aço Bola de Gude Esfera de Chumbo Massa (g) 0,47 23,723 45,517 5,547 Volume(cm³) 3,326 1,720 1,250 2,196 Densidade 0,141 13,795 36,369 2,525 6. CONCLUSÕES Tendo em vista os resultados observados, percebe-se que os sólidos possuem características especificas e únicas, de acordo com o material de que é feito. E também pela sua composição química descobrimos sua densidade e sua relação entre massa e volume. Quando um sólido possui formato regular, é mais fácil se obter a densidade, seu volume é determinado por uma balança analítica. Mas para os sólidos irregulares, é necessário que o volume seja calculado pelo Princípio de Arquimedes, em que o “volume” é calculado pela diferença da massa do sólido com uma massa aparente, com imersão em líquido de densidade conhecida. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, J.C. Et al. A determinação da densidade de sólidos e líquidos. IQ UNICAMP. 2004. Chemkeys, Campinas – SP. Disponível em <http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/open/file/articleI.pdf?seq uence=3>. Acesso em: 22 set de 2018. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2009 vol 2 QUERUBINO, A. Paquímetro e Micrômetro. Disponível em: https://www.ebah.com.br/content/ABAAAAXA4AJ/paquimetro-micrometro. Acesso em: 22 set de 2018. SANT’ANNA, L. V. C.; MOTA, D.; MOTTA, S. A. J. D. Densidade- Relatório de Física Experimental II. Disponível em: https://www.trabalhosgratuitos.com/Exatas/Engenharia/Relatorio-Fisica-Densidade- 1204319.html. Acesso em: 22 set de 2018. SAMPAIO, J.A.; SILVA, F.A.N.G. Determinação das densidades de sólidos e polpa. CETEM/MCT, 2007. Disponível em <http://mineralis.cetem.gov.br/bitstream/cetem/1019/1/Cap%202%20Densidade%20Final.pdf>. Acesso em: 22 set de 2018. SILVA, P. W. WebEduc. Propriedades das Substâncias e dos Materiais. Braília - DF. Disponível em: http://webeduc.mec.gov.br/portaldoprofessor/quimica/cd2/conteudo/aulas/20_aula/aula.html. Acesso em: 22 set de 2018.