Medidas de Massas, Volumes e Densidade: Precisão, Exatidão e Erros

1. OBJETIVOS

-Compreender os conceitos de massa, volume e densidade;

-Distinguir propriedades intensivas e extensivas;

-Compreender a metodologia científica para a obtenção de uma medida;

-Conceituar, distinguir e determinar a precisão de equipamentos volumétricos; -Expressar e interpretar os erros que afetam as medidas experimentais.

2. INTRODUÇÃO

Massa é a medida da inércia de um corpo e não deve ser confundida com peso, já que peso designa a força exercida por essa massa dependendo do campo gravitacional.

Volume é uma grandeza física que expressa a extensão de um corpo em três dimensões (comprimento, largura e altura). Sua unidade de medida, seguindo o SI (Sistema Internacional de medidas) é o m³.

A densidade se pela razão entre a massa e o volume de um corpo (quantidade de massa por unidade de volume), podendo ser calculada por: d = m / v. Tratando-se de substância ou líquido homogêneo, reserva-se o termo massa específica. Enquanto para sólidos utilizamos o próprio termo “densidade”.

De acordo com a variação de temperatura, varia-se também a densidade do material, devido a efeitos de dilatação, expansão e contração do volume, portanto sempre deverá ser citada a temperatura em que foram feitas as medidas. A densidade se trata de uma propriedade intensiva, ou seja, independe da massa da amostra, seu valor será o mesmo em qualquer parte do sistema.

Para determinar um valor confiável de qualquer grandeza física, inclusive densidade, devem ser realizadas várias medidas para minimizar a margem de erros. Dentre as medidas, surgirão valores distintos no qual provavelmente nenhum deles é verdadeiro. Tratando-se de medidas experimentais o mais indicado é expressar um valor médio como resultado.

Com isso, temos o desvio padrão (σ), que mostra o quanto de variação ou "dispersão" existe em relação ao valor esperado ou valor médio para um conjunto de medidas efetuadas. Quanto menor for o valor de σ para o conjunto de medidas, melhor será a precisão do resultado.

Erro absoluto é definido pela diferença entre o resultado esperado e o valor obtido.

É preciso ter conhecimento do valor correto da medida, pois muitas vezes, se não sabemos este valor, não é possível calcular o erro absoluto. Muitas vezes é conveniente expressar a porcentagem de erro no lugar do erro absoluto.

Quando se fala em precisão de resultados, deve-se considerar o desvio padrão entre os resultados obtidos, já quando se fala em exatidão de medidas, deve-se considerar o erro absoluto ou relativo.

Calibrar um equipamento é submetê-lo a várias operações para que seja estabelecida uma relação entre a medida efetuada por ele e um padrão. Por exemplo, uma balança calibrada fornece uma medida confiável pois estará de acordo com o padrão de medida de massas (o Kg, por exemplo).

A água destilada é utilizada como padrão para proceder a calibração de um material volumétrico, pois sua massa específica (densidade) é conhecida e precisa dentro de uma ampla faixa de temperaturas.

A densidade de um sólido ou líquido pode ser determinada pela medida direta de sua massa e volume, contudo, também existem outras maneiras.

O picnômetro é um pequeno balão de vidro munido de uma tampa perfurada, lateralmente ou no topo, que permite a remoção do excesso do líquido. Tal balão é comumente utilizado para medir a densidade de líquidos e é calibrado para uma determinada temperatura, de forma que se conheça precisamente o volume de líquido contido no seu interior

3. MATERIAIS

3.1 Utensílios:                         3.2 Reagentes:

- Balança analítica;                -Água destilada.

- Béquer 100 mL;

- Bureta 50 mL;

- Pera;

- Pipeta volumétrica;

- Proveta 100 mL;

 - Suporte universal;

-Termômetro.

4. METODOLOGIA

Pesou-se um béquer de 100 mL, seco e anotou-se sua massa. Adicionou-se água até a marca de 50 mL e pesou-se novamente. Anotou-se a temperatuda da água. Calculou-se o volume real de água adicioada usando a densidade desta (consultou-se uma tabela de densidade x temperatura). Repetiu-se este procedimento mais duas vezes.

Pesou-se uma proveta de 100 mL, seca e anotou-se sua massa. Adicionou-se água até a marca de 50 mL e pesou-se novamente. Anotou-se a temperatura da água. Calculou-se o volume real de água adicionada usando a densidade desta. Repetiu-se este procedimento mais duas vezes.

Pesou-se um béquer de 100 mL , seco e anotou-se sua massa. Com o auxílio de uma bureta, adicionou-se 50 mL de água e pesou-se novamente. Anotou-se a temperatura da água. Calculou-se o volume real de água adicionada usando a densidade desta. Repitiu-se este procedimento mais duas vezes.

Pesou-se um béquer de 100 mL, seco e anotou-se sua massa. Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, adicionou-se 25 mL de água e pesou-se novamente. Anotou-se a temperatura da água. Calculou-se o volume real da água adicionada usando a densidade desta. Repetiu-se este procedimento mais duas vezes.

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[pic 2]

6. CONCLUSÃO

Conclui-se que certificando-se de todas as medidas e cuidados corretos para se fazer as medidas, é possível calcular massas, volumes e quaisquer grandezas de forma objetiva, evitando possíveis erros que possam comprometer os resultados. Também se concluiu que, a prática em questão, proporcionou experiências quanto ao manuseio dos instrumentos e vidrarias, além de ter viabilizado conhecimento a respeito de medições, tendo em vista que erros normalmente podem acontecer, erros que podem ser significantes ou não no resultado final da experiência, que pode ocasionar o não alcanço dos objetivos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CONSTANTINO, Maurício Gomes; SILVA, Gil Valdo José da; DONATE, Paulo Marcos. Fundamentos de Química Experimental. 2. ed. São Paulo: Edusp, 2014.

ATKINS,P.W; JONES, L. Princípios de Química. 3. ed. Porto Alegre, Bookman, 2006.

ANEXOS

Anexo 1: QUESTÕES

1. Qual a ordem de precisão ESPERADA para os instrumentos analisados no 1° item do procedimento? Explique.

Em ordem decrescente de exatidão, proveta graduada, pipeta graduada, bureta, becker. As vidrarias mais estreitas identificam facilmente a variação de pequenas gotas no volume do recipiente, sendo portanto, mais precisos.