CONTRUINDO UM DENSÍMETRO

 


Objetivos:

            Construir um densímetro, calibrá-lo com líquidos de densidades conhecidas, utilizá-lo na obtenção (medição) da densidade de líquidos cujas densidades são desconhecidas.

 

Conteúdos:

       -     A ação da água (e outros líquidos) sobre os corpos nela (neles) mergulhados: empuxo.

        -    As propriedades específicas da matéria - densidade.

 

 Material:

 

 

 

·         Canudo de refresco com 5mm de diâmetro e 15 cm de comprimento,

·         massa plástica, ou parafina ou massa de vidraceiro,

·         10 copos de plástico com o menor diâmetro possível e 15 cm de altura,

·         areia

·         água da torneira,

·         álcool comercial

·         sal de cozinha,

·         açúcar refinado,

·         óleo de cozinha,

·         leites A, B e C

·         jarra para medir volumes (ou cilindro graduado - proveta)

·         3 canetas pata retroprojetor de cores preta, azul e vermelha

 

Procedimento: 

     

        1º- Cortar um canudo de refresco com 5mm de diâmetro no comprimento de 15cm.

            2º- Fechar uma das pontas do canudo com um material vedante (parafina, massa de vidraceiro, massa plástica, goma de mascar...).

            3º- Colocar no fundo do tubo um pouco de areia,

            4º - Encher ¾ de um copo de plástico com água,

            5º - Experimentar colocar o tubo na posição vertical na água contida no copo. A quantidade de areia no tubo deve ser adequada para que ele se mantenha na vertical e flutue na água. Caso isso não ocorra, alterar a quantidade de areia.

            5º- Com uma caneta para retroprojetor preta, fazer uma marca no nível de flutuação do tubo (densímetro) na água. Dar a esse nível o valor de densidade igual a 1 (densidade da água = 1g/cm3)

            6º- Colocar o densímetro em álcool comercial e marcar o nível de flutuação com a caneta vermelha; esse nível corresponderá à densidade 0,8 (ou seja, 0,8g/1cm3)

            7º- Preparar uma solução saturada de sal de cozinha em água; para isso, jogar sal na água até que a água não mais consiga dissolvê-lo. A solução obtida tem densidade próxima a 1,2g/cm3. Fazer no tubo a marca correspondente a essa densidade com a caneta azul.

            8º- Com o densímetro assim construído, procurar estimar as densidades de alguns materiais líquidos:

            a) mistura de álcool e água e proporções iguais (água-álcool 1:1)

            b) solução saturada de açúcar em água (sol. sat. açúcar)

            c) óleo de cozinha.

            d) leites A, B e C.

            e) líquido de sua escolha (não corrosivo, não tóxico, não muito volátil)

9º - Preencher a tabela abaixo com os resultados obtidos:

 

Material

Densidade na Faixa

Densidade estimada

de

água - álcool 1:1

 

 

 

sol. sat. de açucar

 

 

 

óleo de cozinha

 

 

 

leite A

 

 

 

leite B

 

 

 

leite C

 

 

 

líquido de sua escolha

 

 

 

 

 

Princípio:

           

massa e o volume são propriedades gerais da matéria ou das substâncias ou dos corpos. Se forem apresentadas a você 03 garrafas fechadas de mesmo volume (por exemplo 500ml), porém com formatos diferentes, contendo mesmas massas (por exemplo 200g) de água, álcool e solução saturada de sal de cozinha (líquidos incolores), e pedido para que sejam identificados seus conteúdos, com base somente na massa (que é a mesma para os 03) você terá com que se preocupar por um bom tempo, sem encontrar a solução para o problema. Do mesmo modo, se forem apresentadas a você 03 garrafas fechadas de mesmo volume e mesmo formato, contendo volumes iguais dos 03 líquidos citados anteriormente, e pedido para que sejam identificados seus conteúdos, com base somente no volume (que é o mesmo para os 03), aí você manda a pessoa passear. As propriedades gerais não auxiliam na identificação das substâncias. Para reconhecer e diferenciar substâncias os pesquisadores buscam propriedades específicas de cada substância. Propriedade específica é tudo que pode ser característico de uma substância, por exemplo sabor, odor, cor, etc. Percebe-se logo que massa e volume não são propriedades específicas porque um número infinito de substâncias pode apresentar a mesma massa ou o mesmo volume. Mas, curiosamente, uma associação de massa e volume de uma substância permite obter uma terceira propriedade, esta sim,específica, para cada substância, denominada DENSIDADE.

            A DENSIDADE ABSOLUTA é a razão entre massa e volume de um corpo (d= m/v) e deve sempre vir acompanhada de uma unidade que exprima uma relação entre unidade de massa e unidade de volume, (em geral g/cm3).

            A DENSIDADE RELATIVA de um corpo é a relação entre a massa de um dado volume de um corpo e a massa de um igual volume de uma substância de referência, usualmente a água a 4oC , e é um número não acompanhado de unidade.

            A densidade é responsável pela flutuação dos corpos. Por exemplo os objetos que boiam na água têm menor densidade que esta; um balão de ar quente se elevará enquanto sua densidade for menor que a do ar. O termo densidade também é aplicado a outras propriedades, além da massa: p. exemplo densidade de carga refere-se à razão entre carga elétrica e volume de um objeto, densidade populacional (ou demográfica) de um país, refere-se à relação entre nº de habitantes e a área do país. Genericamente densidade se refere a relação entre uma quantidade de “algo” o comprimento, área ou volume que contém essa quantidade.

            “Pode-se medir a densidade dos líquidos colocando-se neles um objeto para flutuar. O nível de flutuação do objeto depende da densidade do líquido no qual é colocado. Comparando-se os níveis de flutuação em vários líquidos, é possível estimar suas densidades”. Este é o princípio do densímetro.

            “Os densímetros profissionais são fabricados de vidro e são rigorosamente calibrados, permitindo medir densidades com grande precisão. Com eles é possível, por exemplo, controlar a composição do álcool combustível vendido nos postos, o teor de água no leite, o percentual de uma substância presente numa solução, etc”.

 

Problema:

            Um menino possui um aquário com espécimes marinhos. Ao longo do tempo a água do aquário evapora deixando a solução resultante com um maior teor de sais dissolvidos (o que é prejudicial aos habitantes do aquário) e consequentemente com maior densidade. Para diminuir a densidade da água no aquário é necessário adicionar água pura. Como pode o menino controlar a densidade da água do aquário e a quantidade de água pura a ser adicionada, de modo a tornar a água do aquário de mesma densidade da água do mar original?

 

 

Sugestões para pesquisa extra-classe: composição da água do mar, composição do leite, submarinos.

 

Bibliografia: 
    • Carlos Alberto Mattoso Ciscato -FUNBEC, Rev. Ens. Ciências (São Paulo) 21,  55, 1988.

 

 

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