Determinação da densidade de sólidos e líquidos

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Determinação da densidade de sólidos e líquidos 
¹ Turma 3A do curso de Engenharia Agrícola
Outubro de 2018
Resumo
 Nesta prática, serão estudados conceitos de densidade de sólidos e de líquidos, diferentes princípios de serem calculados, propagação de erros, erros sistemáticos e aleatórios, construção de gráfico para expressar comportamento de sistemas de densidade. 
INTRODUÇÃO
As propriedades dos materiais são agrupadas em químicas e físicas. As propriedades químicas descrevem uma transformação química, tal como a interação de uma substância com outra, ou a transformação de uma substância em outra. As propriedades físicas não envolvem qualquer mudança na composição ou identidade da substância, isto é, são propriedades que podem ser observadas e medidas sem modificação de sua composição. 
Para um sólido que tenha uma forma regular (exemplo, um cubo), o volume pode ser calculado pela medida direta dos comprimentos das arestas, e a massa pode ser obtida pesando-se o sólido. Se o sólido for irregular, mas relativamente grande, o seu volume poderá ser determinado mergulhando-o num liquido de densidade menor e medindo o volume do liquido deslocado, ou por cálculos diferenciais.
Os erros podem ser classificados em dois grandes grupos: erros sistemáticos ou erros aleatórios. Os erros sistemáticos são aqueles que resultam das discrepâncias observacionais persistentes, tais como erros de paralaxe. Os erros sistemáticos ocorrem principalmente em experimentos que estão sujeitos a mudanças de temperatura, pressão e umidade. Estas mudanças estão relacionadas a condições ambientais. Os erros sistemáticos podem e devem ser eliminados ou minimizados pelo experimentador. Isso pode ser feito, observando se os instrumentos estão corretamente ajustados e calibrados, e ainda se estão sendo usados de forma correta na interligação com outros instrumentos, na montagem experimental.
MATERIAIS E MÉTODOS
Métodos teóricos:
A densidade é resultante de um sistema onde são calculados massa e volume de formas convencionais e é feito a relação da quantidade de massa presente em um determinado volume.
 (equação 1)
Onde, = densidade (g/cm³)
m = massa (g)
v = volume (cm³)
Para a obtenção da densidade de líquidos pode ser feita a partir do densímetro, mas também pode ser feita pela massa do recipiente que o liquido irá ser colocado antes e depois. 
A densidade de líquidos também pode ser calculada pelo princípio de Arquimedes, que se dá pelo deslocamento do fluido ao acréscimo de massa.
Materiais:
Os materiais utilizados no experimento foram:
· 4 pesos de diferentes massas e dimensões
· Água 
· Álcool 
· Proveta 
Primeiramente foi feita a pesagem dos quatro pesos (incerteza 0,01) os quais foram utilizados para fazer o experimento. Em seguida foi medida as dimensões dos pesos (2 primeiros com régua e 0s 2 seguintes com o paquímetro), e calculado seu volume. Em seguida foi calculada a densidade de cada peso e observado.
A segunda parte do experimento consiste em fazer a determinação da densidade dos líquidos (agua e álcool), para isso foi pesada a proveta antes de ser adicionado liquido e depois. Para o mesmo volume de 100 ml e calculado a densidade. 
A última parte do experimento consiste em fazer o cálculo da densidade dos líquidos pelo princípio de Arquimedes. Que consiste no cálculo através do volume deslocado a partir do acréscimo de massas, foi-se adicionando cada peso e anotando o volume correspondente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A tabela 1.1 apresenta a dimensão dos blocos utilizados no experimento;
	Tabela 1.1: Dimensão dos blocos utilizados 
	Bloco
	Comprimento (cm)
	Largura (cm)
	Altura (cm)
	1
	3,01 ± 0,005 
	1,91 ± 0,005 
	1,28 ± 0,005
	2
	4,20 ± 0,005 
	1,93 ± 0,005 
	1,30 ± 0,005
	3
	5,0 ± 0,05 
	1,8 ± 0,05 
	1,2 ± 0,05 
	4
	5,9 ± 0,05 
	1,8 ± 0,05 
	1,2 ± 0,05 
A tabela 1.2 apresenta os resultados obtidos para densidade com as incertezas já calculadas;
	Tabela 1.2: Volume de cada bloco utilizado 
	Bloco
	Volume (cm³)
	δv (cm³)
	1
	7,36
	0,1
	2
	10,5
	0,8
	3
	11
	0,9
	4
	13
	1,0
A tabela 1.3 apresenta os valores de densidade para cada bloco e a incerteza associada encontradas no primeiro experimento;
	Tabela 1.3: Densidade de cada bloco utilizado
	Bloco
	Massa (g)
	Densidade (g/cm³)
	δd (g/cm³)
	1
	19,53 ± 0,01
	2,65
	0,2
	2
	27,93 ± 0,01
	2,66
	0,2
	3
	32,75 ± 0,01
	3,0
	0,2
	4
	38,92 ± 0,01
	3,0
	0,2
A segunda parta do experimento consiste na determinação da densidade de líquidos e para isso foi fixado valores de massa da proveta (96,46 ± 0,01 g) e o volume do líquido (100 ± 0,5 cm³). A tabela 2.1 apresenta os resultados de densidade para o álcool e a água. 
	Tabela 2.1: densidade de diferentes líquidos 
	 
	Massa do líquido (g)
	Densidade (g/cm³)
	δd (g/cm³)
	Água
	99,54 ± 0,02
	0,995
	0,006
	Álcool
	92,62 ± 0,02
	0,926
	0,006
Na parte 3 do experimento foi analisada a densidade dos blocos pelo Princípio de Arquimedes, dessa forma, cada paralelepípedo foi pesado e posteriormente mergulhado um por um na proveta inicialmente com 100 ± 0,5 ml de agua, foi anotado o valor do volume deslocado a cada paralelepípedo submerso. 
	Tabela 3.1: Valores obtidos pelo experimento de Arquimedes
	massa (g)
	Volume inicial (cm³)
	Volume final (cm³)
	Δv (cm³)
	d (g/cm³)
	19,53 ± 0,01
	50 ± 0,5
	56 ± 0,5
	6,00 ± 1
	3,26 ± 0,6
	47,46 ± 0,01
	56 ± 0,5
	65 ± 0,5
	15,00 ± 1
	3,16 ± 0,2
	80,21 ± 0,01
	65 ± 0,5
	77 ± 0,5
	27,0 ± 1
	2,97 ± 0,1
	119,13 ± 0,01
	77 ± 0,5
	91 ± 0,5
	41,0 ± 1
	2,91 ± 0,1
 Do gráfico podemos associar os valores de densidade A (1/coeficiente) e B o erro associado.
Por MMQ foi encontrado valor de A= 0,332 ± 0,0125 e B = 1,19 ± 0,958. É possível perceber que os valores apresentados pelo MMQ se aproximam muito dos valores obtidos pelo software. O que faz de ambos os métodos eficientes.
CONCLUSÃO
Com esse experimento conseguimos obter os resultados esperados nos objetivos, determinamos a densidade dos blocos utilizados assim como também dos líquidos, utilizando princípios básicos para propagação de erros foi possível chegar a resultados experimentais coerentes com os teóricos.
REFERÊNCIAS
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/articleI.pdf?sequence=3 
https://pt.scribd.com/doc/44664670/RELATORIO-DE-FISICO-QUIMICA-EXPERIMENTAL-I-DENSIDADE-DE-SOLIDOS-E-LIQUIDOS-E-VARIACAO-DA-DENSIDADE-DE-LIQUIDOS-EM-FUNCAO-DA-TEMPERATURA 
CÁLCULO DAS INCERTEZAS
 Para todas as medidas aferidas com equipamentos, têm-se erros relacionados à sua obtenção. Equipamentos de medida não eletrônicos, na qual a incerteza não é fornecida pelo fabricante, esta é obtida de forma simples, dividindo-se a menor leitura do instrumento por dois:
 (Equação 9)
 Para medidas indiretas determinadas a partir da adição ou subtração de medidas diretas, como a incerteza é dada por:
 (Equação 10)
onde, = incerteza associada ao intervalo de deformação;
 = incerteza associada ao tamanho inicial;
 = incerteza relacionada ao tamanho final.
 Para medidas indiretas obtidas a partir da multiplicação de medidas diretas, como k, a incerteza é dada por:
onde, = incerteza relacionada à densidade;
 =incerteza associada à massa;
 = incerteza relacionada ao volume.
Apresentam os cálculos dos coeficientes A e B da equação da reta através dos MMQ.
 
As Equações apresentam os cálculos das incertezas para os coeficientes A B.
Onde, = incerteza relacionado ao volume 
a= comprimento do bloco 
b = largura do bloco
c = altura do bloco
 = incerteza relacionada as medidas