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Densidade


  Ecologia

Um envolt¾rio de tecido cheio de ar quente provindo de uma fogueira de palha foi o primeiro modelo de dirigÝvel que no fim do sÚculo XVIII cortou os cÚus de Paris. Obra dos irmÒos Montgolfier, era o comeþo de uma tecnologia aerostßtica baseada na utilizaþÒo dos gases de baixa densidade, como o hidrogÛnio, o oxigÛnio e o hÚlio.

O termo densidade denota, de maneira geral, a relaþÒo existente entre uma grandeza e o espaþo ou volume associado a ela. Assim, densidade de um gßs seria a quantidade de partÝculas desse gßs que ocupa um certo volume; e densidade de carga elÚtrica de um condutor seria o n·mero de cargas que atravessam certa ßrea desse condutor.

Densidade absoluta ou massa especÝfica Ú uma propriedade fÝsica das substÔncias cujo valor se calcula pela relaþÒo entre certa massa da substÔncia e o volume ocupado por ela (d = m/V), tomando por unidade geralmente o grama por centÝmetro c·bico (g/cm3); no sistema internacional a unidade Ú o quilograma por metro c·bico (kg/m3). Densidade relativa ou simplesmente densidade de um material Ú o quociente entre a massa especÝfica desse material e a massa especÝfica de um padrÒo. De modo geral, o padrÒo utilizado Ú a ßgua destilada a 4o C, cuja densidade absoluta pode ser considerada como 1g/cm3.

A densidade Ú determinada em duas etapas. Primeiro determina-se a massa do corpo cuja densidade se quer medir; em seguida, determina-se a massa de ßgua destilada Ó temperatura de 4║ C, cujo volume seja igual ao do corpo em questÒo. Obtidos esses dois valores, basta dividir o primeiro pelo segundo, para se estabelecer o valor da densidade. No caso dos gases, utiliza-se como padrÒo a densidade do ar nas condiþ§es normais de temperatura e pressÒo.

Em laborat¾rios, a determinaþÒo da massa especÝfica pode ser feita com grande precisÒo, por meio de aparelhos simples. Essa medida Ú de grande importÔncia na fÝsica e na quÝmica modernas, pois com ela pode-se chegar a valores aproximados dos pesos moleculares dos gases e dos pesos at¶micos e moleculares de substÔncias sob a forma de cristal. Seu estudo Ú importante subsÝdio na anßlise da constituiþÒo de soluþ§es lÝquidas e gasosas, bem como na determinaþÒo de constantes fÝsicas como a tensÒo superficial e a viscosidade.

A temperatura e a pressÒo sÒo fatores que influem no valor da densidade. Normalmente, a um aumento de temperatura corresponde um decrÚscimo no valor da densidade, e a um aumento de pressÒo corresponde um aumento de densidade. Para os corpos em estado s¾lido ou lÝquido, o efeito causado pela pressÒo Ú naturalmente pequeno, mas o que resulta da variaþÒo de temperatura Ú importante. Nos gases, ambos os efeitos devem ser sempre considerados.


Aparelhos

Nos laborat¾rios, vßrios tipos de aparelhos sÒo usados para a medida da densidade ou da massa especÝfica das substÔncias: balanþa hidrostßtica, balanþa de Mohr e vßrios tipos de picn¶metros e are¶metros. Para lÝquidos, podem ser usados aparelhos denominados densÝmetros, que fornecem diretamente o valor da densidade, utilizando-se para tal os princÝpios de Arquimedes.

O picn¶metro consiste num vaso de vidro graduado, capaz de medir com grande precisÒo o volume do lÝquido nele colocado. Um de seus modelos consta de um vaso de vidro com rolha oca, atravessada por funil especial. Em primeiro lugar, obtÚm-se separadamente o peso M do corpo s¾lido cuja densidade se quer medir e o do picn¶metro cheio de ßgua atÚ seu nÝvel de referÛncia. Feito isso, coloca-se o corpo, reduzido a p¾, dentro do picn¶metro, deixando-se vazar a ßgua atÚ o nÝvel de referÛncia. Ao se pesar de novo o conjunto, verifica-se ser necessßrio colocar pesos para que o equilÝbrio se restabeleþa. A densidade serß igual ao quociente da divisÒo do peso M do corpo pelo peso M" da ßgua deslocada (o qual corresponde aos pesos adicionados).

O picn¶metro para lÝquidos Ú semelhante a esse, mas em lugar de rolha, possui um tubo capilar terminado por funil. Nesse tubo existe um traþo para referÛncia. Enche-se o aparelho com o lÝquido cuja densidade se quer medir atÚ o traþo de referÛncia e pesa-se o conjunto. Faz-se o mesmo com ßgua destilada e verifica-se ser necessßrio colocar pesos para que o equilÝbrio se restabeleþa. Para obter-se a densidade, basta dividir os dois pesos determinados.

Os are¶metros dispensam balanþa e podem ser usados tambÚm na pesquisa e determinaþÒo da concentraþÒo de soluþ§es. Hß dois tipos: os de volume constante e os de peso constante. Entre os primeiros sÒo mais conhecidos o de Fahrenheit e o de Nicholson. O primeiro Ú formado por ampola de vidro com uma haste na parte superior, terminada por pequeno prato. A haste Ú marcada com um traþo como referÛncia. O aparelho Ú introduzido no lÝquido, colocando-se pesos no pequeno prato superior atÚ que a haste fique mergulhada, com o traþo de referÛncia no nÝvel do lÝquido. A soma do peso do aparelho e dos pesos colocados corresponde ao peso do lÝquido deslocado. Repete-se a operaþÒo em relaþÒo Ó ßgua. A densidade serß o quociente da divisÒo dos dois pesos determinados. O are¶metro de BaumÚ Ú de peso constante, com escala em graus BaumÚ. Consta de uma ampola encimada por tubo graduado arbitrariamente e terminado na extremidade inferior por uma esfera lastrada. Pode ser usado para medir a densidade de lÝquidos menos densos que a ßgua (e nesse caso Ú chamado de pesa-ßcidos) ou mais densos que a ßgua (pesa-licores).

Os densÝmetros permitem a medida direta da densidade de certos lÝquidos. SÒo essencialmente are¶metros de peso constante, muito usados na medida da densidade do leite, para determinar sua pureza, e na medida da densidade das baterias elÚtricas. DensÝmetros especiais, destinados a determinar a concentraþÒo ou o teor alco¾lico, denominam-se alco¶metros. Aferidos de modo a fornecerem, por leitura direta, a percentagem de ßlcool de uma soluþÒo de ßgua e ßlcool, sÒo empregados na ind·stria de bebidas e no controle de qualidade do ßlcool combustÝvel.


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