Espectro de Densidades

Espectro de Densidades

Conceito

• A densidade é uma medida de quanto material se encontra comprimido num espaço determinado.

• É uma propriedade específica de cada material (seja ele sólido, liquido ou gasoso) que serve para identificar uma substância.

• Matematicamente, a expressão usada para calcular a densidade é dada por:

• A unidade de densidade no SI é o quilograma por metro cúbico (kg/m3), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico (g/cm3) ou o grama por mililitro (g/mL). Para gases, costuma ser expressa em gramas por litro (g/L).

• A densidade de cada material depende do volume por ele ocupado. E o volume é uma grandeza física que varia com a temperatura e a pressão. Isso significa que, consequentemente, a densidade também dependerá da temperatura e da pressão do material.

• Um exemplo que nos mostra isso é a água. Quando a água está sob a temperatura de aproximadamente 4ºC e sob pressão ao nível do mar, que é igual a 1,0 atm, a sua densidade é igual a 1,0 g/cm3. No entanto, no estado sólido, isto é, em temperaturas abaixo de 0ºC, ao nível do mar, a sua densidade mudará – ela diminuirá para 0,92 g/cm3.

• Note que a densidade da água no estado sólido é menor que no estado líquido. Isso explica o fato de o gelo flutuar na água, pois outra consequência importante da densidade dos materiais é que o material mais denso afunda e o menos denso flutua.

Curiosidade

• Arquimedes foi um matemático grego da Antiguidade que estudou pela primeira vez o conceito de densidade. Sobre Arquimedes:
  • Um ativo engenheiro bélico, inventou uma máquina que disparava resina quente
  • Um criativo engenheiro hidráulico: Parafuso de Arquimedes -> Bomba d'água
  • Um primoroso matemático: Contagem dos grãos de areia
  • Um competente físico: Teoria das alavancas - Dai-me um ponto de apoio e moverei o mundo
  • Um cientista versátil: Coroa com prata e ouro => Densidade
  • Rol dos maiores: Arquimedes, Newton e Gauss

• Conta-se que, ao entrar para dentro de uma banheira cheia de água, reparou que parte desta se entornou. * Ocorreu-lhe então a ideia que o espaço ocupado (volume) pelo seu corpo imerso era igual ao volume da água entornada. Desta forma poderia determinar o volume de qualquer sólido totalmente imerso na água. A alegria foi tal que saiu a correr rua fora, todo nu, gritando: "Eureka! Eureka!" (descobri!).

Massa x Peso

• É comum ouvirmos as seguintes frases: “Eu peso 85 kg”, “Estou acima do meu peso”, “O peso ideal para sua altura é 75 kg”. Popularmente, estamos associando a medida observada ao subirmos em uma balança à palavra peso. Essa argumentação utilizada por grande parte das pessoas está totalmente equivocada, pois não podemos relacionar peso com a massa de um corpo, que é a grandeza verificada na balança. As definições corretas são:

• Peso é uma força “invisível” que atrai os corpos para a superfície da terra. Dessa forma, o nosso peso varia de acordo com o valor da gravidade, diferente em outros planetas e satélites naturais do sistema solar.
• Massa é a quantidade de matéria presente em um corpo. Dizemos que a massa de uma pessoa é a mesma em qualquer lugar.

• Por exemplo, vamos imaginar que uma pessoa tenha massa de 60 kg. De acordo com essa medida, podemos dizer que ela possui peso igual a aproximadamente 588 N (Newton). * Vamos entender o valor desse peso:
  • Quando nos referimos ao peso, dizendo que seu valor depende da gravidade, então estamos colocando em prática a 2ª lei de Newton, demonstrada pela fórmula matemática: P = m * g

• Nessa expressão, temos que:
  • P: peso
  • m: massa
  • g: aceleração da gravidade

• Medidas de densidade:
  • A determinação da densidade de líquidos é muito simples, pois podemos medir com relativa facilidade, tanto sua massa quanto seu volume. Já não se pode dizer o mesmo de sólidos e gases, pois precisamos usar técnicas mais elaboradas para medir o volume dos sólidos ou a massa dos gases. Em geral, para sólidos ou gases é melhor medir a densidade relativa.
  • Além da facilidade mencionada, a densidade de líquidos pode ainda ser medida mais facilmente com a utilização de Densímetros, que são aparelhos de vídros que flutuam nos líquidos e propiciam uma leitura direta da sua densidade em uma escala. Um exemplo comum são os Postos de Gasolina.

Tabela

Arquivo:TabelaDensidades.pdf

Experiência prática

https://www.youtube.com/watch?v=FWyZ5wmZlOE&feature=youtu.be

Questões

• 1. Qual a diferença entre massa específica e densidade?

  > Para fazer a medição de compostos sólidos(ocos ou maciços) usamos o conceito de densidade. Já para líquidos e soluções, usamos a massa específica.

• 2. Em um recipiente cheio de água é colocado um objeto que ocupa 2cm³ desse recipiente, quanto em cm³ de água vazará desse recipiente?

  > O volume de água que vazará será o mesmo que o volume do objeto.

• 3. O que é densidade eletrônica?

  > O átomo possui seu núcleo que exerce uma força nos seus elétrons que ficam orbitando. Quanto mais próximo estamos do núcleo, mais elétrons próximos teremos e assim uma densidade elevada. Ao contrário, se distanciarmos do núcleo, teremos uma região menos densa.

• 4. O que pode acontecer de errado no medidor do Posto de Gasolina com relação à densidade do combustível?

  > O densímetro, usado para medir a densidade do combustível, consiste em uma haste de vidro com uma parte oca que fica imersa no líquido. A medição é feita no limite do nível do líquido. No caso do etanol, pode ocorrer que ele seja alterado com água, aumentando sua densidade. Quando a densidade aumenta, o densímetro sobe em relação à sua marcação, mostrando uma adulteração no combustível. No caso da gasolina, os aditivos usados podem diminuir a densidade, fazendo com que o densímetro imerja no líquido ficando abaixo da marcação.