Relatorio laboratorio fenomenos de transporte

Universidade Estadual Paulista

“Júlio de Mesquita Filho”

Faculdade de Engenharia de Bauru

LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS FLUÍDOS

Turma 2027C

Aula Prática nº 01

Data: 13/03/2008

MEDIDA DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS EMPREGANDO-SE A BALANÇA DE MOHR-WESTPHAL

Componentes do Grupo:

Caio Henrique Doranti

Marcel Rosado

Thiago Abdala Merlin Coracini

Victor Palamim

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Objetivos

Determinação da massa e do peso específico de líquidos.

1. Introdução

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 unidades de gramas por centímetro cúbico (g/cm³) ou gramas por mililitro (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 e é definida como sendo a razão entre a massa de uma amostra e o volume ocupado por esta massa.

[pic 1]

          A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão.

d= [pic 2][pic 3]

No cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos, o padrão usualmente escolhido é a densidade absoluta da água, que é igual a 1,0 g/cm³ a 4,0°C.

        A densidade de um sólido é função da temperatura e , principalmente, da natureza da sua estrutura cristalina, haja vista, que os diferentes polimorfos de um composto exibem diferentes densidades.

O peso específico é definido como o peso por unidade de volume e é medido em Newton por metro cúbico (N/m³).

[pic 4]

ou

[pic 5]

        O peso específico relativo é a relação entre os pesos específicos de um corpo e outro escolhido para comparação, ou seja:

α = [pic 6][pic 7] = [pic 8][pic 9] = d

Balança de Mohr ou de Westphal

Desde os tempos de Arquimedes sabemos que um corpo mergulhado num fluido sofre por parte deste uma força, chamada empuxo, que independe do material e da forma do corpo imerso. O empuxo E é igual ao peso do líquido deslocado:

E = [pic 10][pic 11] líq.V.g.

Este fato tem aplicação técnica na determinação de densidades de líquidos. Utilizando-se um mesmo corpo sólido (o mergulhador), em equilíbrio quando totalmente submerso em fluidos diversos, é possível comparar as densidades destes fluidos pela medida do empuxo em cada caso. Colocando o mergulhador no líquido padrão temos Ep = [pic 12][pic 13]p.V.g enquanto no líquido sob estudo temos Ex = [pic 14][pic 15]x.V.g .

Assim,

Ep / Ex = [pic 16][pic 17]p / [pic 18][pic 19]x

Na verdade, não medimos o empuxo diretamente, mas medimos uma quantidade proporcional ao empuxo. Mas o fator de proporcionalidade é igual para a medida no líquido padrão e no líquido sob estudo. Usaremos pesos (cavaleiros), cujas massas mantém entre si uma relação de 100, 10 e 1 (isto é, a massa maior pesa 10 vezes a massa intermediária, que por sua vez pesa 10 vezes a menor massa).

Os cavaleiros podem ser colocados em rebaixos, graduados de 1 a 9, ao longo do braço da balança. Desta forma, usando três cavaleiros para contrabalancear o empuxo, conseguimos números proporcionais ao empuxo, de valor 1 (cavaleiro menor no primeiro rebaixo) até 999 (cavaleiro menor, intermediário e maior no nono rebaixo).

Chamando a quantidade que medimos I, continuamos tendo

Ip / Ix =[pic 20][pic 21]p / [pic 22][pic 23]x

Também é possível identificar a densidade de um líquido desejado através do momento causado pelos cavaleiros pelas seguintes expressões:

        

Mempuxo  = [pic 24][pic 25]pesos

Onde

E = [pic 26][pic 27].Vol = [pic 28][pic 29].g.Vol

Assim

[pic 30][pic 31]g.V.ol.df = [pic 32][pic 33]i.g.di

Densímetros

Densímetros são aparelhos também baseados no princípio de Arquimedes que tem por objetivo medir densidade de líquidos e que indicam através de cálculos ou diretamente a densidade desejada. Eles consistem de um bulbo de vidro, contendo uma quantidade determinada de um liquido com densidade alta. Este bulbo é graduado com relação a água destilada, sendo marcado 100 no ponto de afloramento. Com a divisão da parte imersa em 100 partes iguais e marcando divisões idênticas acima do ponto 100, é possível medir a densidade de líquidos mais ou menos densos que a água.

        A densidade é medida com a imersão do densímetro no líquido desejado e através da seguinte proporção:

d = 100 / n

 onde n é o valor encontrado na graduação do aparelho.

[pic 34]

Figura 1- Balança de Mohr

1. Materiais e Métodos

Os materiais utilizados no experimento foram os seguintes:

• 1 Balança de Morh-Westphal
• 1 béquer
• 1 bastonete de volume conhecido
• 2 massas de 5g
• 2 massas de 0,5g
• 2 massas de 0,05g
• Água [pic 35]
• Álcool [pic 36]
• Tetracloreto de Carbono [pic 37] [pic 38]
• 1 nível
• 1 flanela

Primeiramente verificamos o nível da balança de Mohr-Westphal em relação à bancada utilizando-se de um nível. Em seguida ajustamos a tara da balança.

Posicionamos dentro do béquer o cilindro de volume conhecido que estava pendurado na extremidade do braço graduado. Completamos o béquer com água até a extremidade superior do cilindro enquanto mantínhamos o braço sobre a tara. Observamos a atuação do empuxo que desnivelou o braço em relação a tara logo que soltamos.