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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas Ana Luiza Nascimento Silva Letícia Santos Batista de Melo Nathan Peroni Alves Thaysa Cristina Melo Silva Experimento nº: 01 Introdução às técnicas de laboratório e de medidas de massa, de volume e de temperatura Prof. Edu Barbosa Arruda Disciplina: Laboratório de Química Uberaba - MG 05/09/2016 2 Ana Luiza Nascimento Silva Letícia Santos Batista de Melo Nathan Peroni Alves Thaysa Cristina Melo Silva Experimento nº: 01 Introdução às técnicas de laboratório e de medidas de massa, de volume e de temperatura Relatório Científico apresentado com fins avaliativos à disciplina de Laboratório de Química, da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Professor: Edu Barbosa Uberaba - MG 05/09/2016 3 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................. 4 2. OBJETIVOS ...................................................................................................................................................... 4 3. PARTE EXPERIMENTAL .............................................................................................................................. 4 3.1 MATERIAIS ..................................................................................................................................................... 4 3.2 MÉTODOS ........................................................................................................................................................ 5 3.2.1 Medidas de temperatura .............................................................................................................................. 5 3.2.2 Relação massa-volume ................................................................................................................................. 5 3.2.4 Medidas de volume ....................................................................................................................................... 5 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................................................................... 5 4.1 MEDIDAS DE TEMPERATURA .................................................................................................................... 5 4.2 RELAÇÃO MASSA - VOLUME ..................................................................................................................... 6 4.3 MEDIDAS DE VOLUME ................................................................................................................................ 7 6. CONCLUSÕES ................................................................................................................................................. 7 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................................. 8 ANEXO – QUESTIONÁRIO ............................................................................................................................... 9 4 1. INTRODUÇÃO Entende-se por medição o ato de comparar grandezas físicas de mesma natureza a partir de uma medida tomada como padrão de referência, objetivando a determinação do valor da grandeza. Unidade de medida, como o próprio nome define, é o valor unitário de uma determinada grandeza definido universalmente através do Sistema Internacional de Medidas, criando em 1960. Define-se grandeza física como tudo que pode ser quantizado. Durante a disciplina de Laboratório de Química os conceitos definidos anteriormente serão utilizados durante experimentos e cálculos, a fim de avaliar determinado fenômeno ou fazer comparações entre uma série de fenômenos estudados. No experimento 01 foram feitas uma série de medidas de massa, volume e cálculo da densidade da água, que foram tabelados e relacionados entre si para avaliação da discrepância da medida dos valores e cálculo do desvio médio. Nele também foram introduzidas algumas técnicas laboratoriais, como manejo dos instrumentos de medida. 2. OBJETIVOS Um dos principais objetivos do experimento 01 é a apresentação do laboratório de química e alguns de seus instrumentos, bem como a maneira correta de utilizá-los, aos acadêmicos. A proposta do experimento é evidenciar a diferença de medida entre as vidrarias volumétricas e graduadas, comparar pesagens, de massa e volume, medir a temperatura até essa se estabilizar, e por fim calcular a diferença do volume através da fórmula da densidade. Após realizar a experiência e fazer as devidas comparações é possível identificar o instrumento mais preciso para medição de volume. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1 MATERIAIS Para a realização dos experimentos foram utilizados os seguintes materiais: ● Béqueres de 100 e 250 ml ● Termômetro ● Frasco de pesagem ● Bastão de vidro ● Proveta de 10 ml ● Pipeta volumétrica de 15 ml ● Balança ● Conta-gotas ● Gelo ● Água destilada. 5 3.2 MÉTODOS 3.2.1 Medidas de temperatura Na primeira fase do experimento foram colocados 200 ml de água de torneira em um béquer de 250 ml. Feito isso, foi feita a medida de temperatura evitando que o bulbo do termômetro tocasse as paredes e o fundo do béquer, e foi encontrado o valor de 24°C. Em seguida foram adicionados três cubos de gelo à água, que foi agitada com o bastão de vidro. Nos minutos seguintes foram feitas várias medidas de temperatura até que a mesma se tornasse constante, ou seja, até que a temperatura se estabilizasse. 3.2.2 Relação massa-volume Durante esta fase ocorreu a pesagem de uma proveta de 25 ml. Após isso utilizou-se o conta gotas para adicionar 100 gotas de água destilada na proveta. Foram feitas a leitura e pesagem do instrumento. Feito isso, foram determinadas a massa e o volume de uma gota de água, bem como a massa equivalente a 1 ml do recurso e sua temperatura. 3.2.4 Medidas de volume Na última fase do experimento foi pesado um béquer de 100 ml. Foram medidos 10 ml de água destilada em uma proveta, que foi movida para o béquer onde sua temperatura foi pesada e sua massa medida. Adicionou-se mais 10 ml de água à proveta, o conteúdo foi novamente transferido para o béquer, e o mesmo foi pesado. Esta última etapa foi repedita. O mesmo processo foi refeito utilizando uma pipeta volumétrica de 15 ml pois a de 10 ml não estava disponível no laboratório. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 MEDIDAS DE TEMPERATURA Uma das exigências do experimento era a medição de temperatura inicial da água, e após acrescentar gelo, medir novamente de minuto em minuto até que ela chegasse a um estado de estabilidade. A tabela e o gráfico a seguir mostram os dados obtidos da medida de temperatura da água em função do tempo. Tabela 1 - Temperatura da água em função do tempo Minuto Temperatura 0 24°C 1 10°C 2 8°C 6 3 7°C 4 7°C Gráfico 1: Variação da temperatura em função do tempo. A temperatura inicial da água era de 24°C, a maior diferença de temperatura como pode- se observar na tabela 1 e no gráfico 1 ocorre já no primeiro minuto, de t=0 à t=1 a queda é de 14°C. Isso pode ser explicado pelo processo de equilíbrio térmico, a água em sua fase líquida à 24°C começa a liberar calor, processo exotérmico, a fim de encontrar um equilíbrio de temperatura com a água em fase sólida, gelo. A queda de temperaturavai diminuindo com o passar dos minutos, o equilíbrio enfim é alcançado com 7ºC a partir do terceiro minuto. O critério para verificar se a temperatura foi estabilizada é analisar quando ela passa a ser constante, isto é, quando não há mais alteração no decorrer do tempo. 4.2 RELAÇÃO MASSA - VOLUME O valor resultante da pesagem da proveta de 25 ml foi de 31,1 g. O peso encontrado após a adição de 10 gotas de água foi de 34,9 g e o volume encontrado foi de 4,8 ml. Concluiu- se então que o peso de 10 gotas de água foi de 34,9g - 31,1g= 3,8 g de água destilada. A massa e o volume equivalentes à uma gota de água foram de 3,8g/10gotas= 0,4g/gota e 4,8ml/10 gotas= 0,5 ml/gota, respectivamente. A massa equivalente a 1ml de água encontrada foi de 0,04g. A temperatura da água encontrada foi de 24°C. 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 Te m p er at u ra ( °C ) Tempo (min) Temperatura x Tempo 7 4.3 MEDIDAS DE VOLUME Na terceira fase do experimento foi feita a pesagem de um béquer de 100ml vazio e cada etapa após serem acrescentados 10ml de água destilada sucessivamente, até atingir o total de 30ml. Para adicionar a água destilada ao béquer, foi usada, primeiramente uma proveta de 10 ml e depois uma pipeta volumétrica. A fase foi subdividida em duas para mostrar também a diferença de volume entre as duas ferramentas. É importante ressaltar que ambas as pesagens foram efetuadas a temperatura constante de 24°C. A tabela abaixo relaciona a pesagem feita a cada 10ml acrescentados com a pipeta e com a proveta. Tabela 2 - Relação de volume entre pipeta graduada e proveta 10ml 20ml 30ml PIPETA 61,0484g 70,8130g 80,5885g PROVETA 60,9418g 70,5216g 80,1647g Os dois instrumentos de medida apresentam, ainda que pequenas variações de volume. Realizados os cálculos de densidade da água, e fazendo uma relação de ml/g pode-se notar que a ferramenta que mais se aproxima aos valores obtidos é a pipeta. A pipeta volumétrica é mais precisa se comparando à proveta, isso se deve ao seu sistema a base de vácuo que permite a captação e o transporte de líquidos de maneira mais precisa. A partir dessa relação, conclui-se que a proveta está mais suscetível a erros volumétricos. 6. CONCLUSÕES Os resultados obtidos durante os experimentos foram aceitáveis. Na primeira fase do experimento foi possível notar a importância de se medir a temperatura em um determinado período de tempo, uma vez que a mesma é um dos fatores que interferem na realização de experimentos mais complexos. Durante a segunda fase do experimento foi necessária a aplicação de cálculos básicos para determinar a massa e volume de cada gota de água e a massa equivalente a 1 ml do recurso, unindo assim o conhecimento teórico com o prático. Na terceira e última etapa foi possível fazer uma comparação entre a precisão e exatidão dos instrumentos do laboratório. A desigualdade de valores encontrados ao utilizar a pipeta e a proveta pode ser devido a gotículas de água que ficaram aderidas às paredes dos frascos ou pela diferença de precisão entre eles. Pode-se compreender a importância de se calcular o desvio padrão das medidas um experimento, bem como escolher o equipamento de medição adequado à cada grandeza física. 8 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES DOS ANJOS, TALITA. Grandezas Físicas. Disponível em <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/>. Acesso em 11 set 2016. MACHADO, MARINA de LURDES. Grandezas Físicas e suas Medidas. Disponível em: <http://www.unibrasil.com.br/>. Acesso em 11 set 2016. http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/ http://www.unibrasil.com.br/ 9 ANEXO – QUESTIONÁRIO 1. Cite três cuidados que devem ser observados quando uma balança é utilizada. Dentre os cuidados tomados para se utilizar uma balança, estão: evitar colocá-la próximo a locais de grande luminosidade e de movimentação intensa de correntes de ar, limpar o prato totalmente, e não colocar os objetos pesados diretamente na balança, mas sim sobre o prato. 2) Um objeto com massa igual a 15,000g foi pesado três vezes em duas balanças diferentes. Foram obtidos os seguintes dados: balança 1 (g) balança 2 (g) 14,950 15,010 14,940 14,900 14,940 15,100 a) Calcule o desvio médio para cada conjunto de medidas. Balança 1: �̅� = 14,950+14,940+14,9403 3 = 14,943 𝐷𝑀 = ∑ |𝑥 − 𝑥|̅ 𝑛 − 1 = 0,007 + 0,003 + 0,0032 2 = 0,005 Balança 2: �̅� = 15,010+14,900+15,1003 3 = 15,003 𝐷𝑀 = ∑ |𝑥 − 𝑥|̅ 𝑛 − 1 = 0,007 + 0,063 + 0,0972 2 = 0,083 b) Qual das balanças é mais precisa e mais exata? Explique. A balança 1 é mais precisa e mais exata porque apresenta menor desvio médio entre as medidas. 3) Qual o número de algarismos significativos em cada uma das seguintes medidas: a) 3 algarismos significativos b) 7 algarismos significativos c) 3 algarismos significativos d) 2 algarismos significativos e) 3 algarismos significativos f) 5 algarismos significativos 10 4) Arredonde os seguintes números para que eles fiquem com dois algarismos significativos: a) 9,71010 b) 0,58 c) 0,90 d) 0,56 e) 50 f) 57 5) Efetue os cálculos, observando o número correto de algarismos significativos: a) 1,8 × 103 b) 8,80 × 10 c) 19,6 × 102 d) 20,9 e) 69,60 f) 107,08 6) Qual a diferença conceitual entre: a) Massa e peso; Massa é a quantidade de matéria presente em um corpo e medida numa balança, geralmente expressa em kilogramas (kg). Já peso é uma força de campo existente entre dois corpos, devido à existência da gravidade. Essa força pode ser calculada através da fórmula P= m.g. b) Massa e densidade; Massa é a quantidade de matéria presente em um corpo e medida numa balança, geralmente expressa em kilogramas (kg). Já a densidade é a relação entre a massa de um corpo e o volume de um recipiente ocupado por ele. 7) Compare os volumes de dois objetos A e B, que apresentam a mesma massa, sabendo-se que a densidade de A é três vezes a de B. 𝑑𝐴 = 3𝑑𝐵 𝑚𝐴𝑣𝐴 = 3𝑚𝐵𝑣𝐵 Como mA=mB, temos: 1𝑣𝐴 = 3𝑣𝐵, 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑣𝐵 = 3𝑉𝑎 8) O mercúrio despejado dentro de um béquer com água fica depositado no fundo do béquer. Se gasolina é adicionada no mesmo béquer, ela flutua na superfície da água. Um pedaço de parafina colocado dentro da mistura fica entre a água e a gasolina, enquanto um pedaço de ferro vai situar-se entre a água e o mercúrio. Coloque estas cinco substâncias em ordem crescente de densidade. 11 9) Um béquer contendo 4,00102 cm³ de um líquido com uma densidade de 1,85 g/cm³ apresentou massa igual a 884g. Qual é a massa do béquer vazio? 𝑑 = 𝑚𝑣 = 1,85 4,00 102 = 𝑚 = 740𝑔 A massa do béquer vazio é 884𝑔 − 740𝑔 = 144𝑔 Gasolina Parafina Água Ferro Mercúrio Portanto, a ordem crescente de densidade é gasolina < parafina < água < ferro < mercúrio
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