UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

USO DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA: BALANÇA E

TERMÔMETRO

DISCIPLINA: Laboratório de Química Geral e Inorgânica

CURSO: Engenharia de Alimentos Turma: 52

ACADÊMICOS: Ana Beatriz Costa Fernandes R.A.: 91018

Maria Izabela de Almeida Silva R.A.: 90006

Renan Rodrigues Borges de Moraes R.A.: 91022

Thainara Bovo Massa R.A.: 89625

PROF. Msc. Douglas Vanzin

UMUARAMA-PR, 30 de julho de 2014

I- INTRODUÇÃO

Na realização de experiências ocorrem análises de resultados de medições, que

na maioria das vezes são expressas por números que devem ser claramente definidos.

Quando realiza uma mensuração usando um instrumento, leva-se em conta o

erro do aparelho. Uma vez que se encontram valores que variam a cada medida que se

realiza. Na leitura de um valor mensurável consideram-se os algarismos significativos

(que são os números mínimos de caracteres utilizados para expressar uma medida) e os

algarismos duvidosos que geralmente são representados após a vírgula dos números

significativos.

Além desses algarismos representados, uma medida vem acompanhada com

certa margem de incerteza que deverá ser de ±1. Em geral nos instrumentos eletrônicos

essa incerteza é expressa no instrumento de medida. Como por exemplo, em uma

balança semi-analítica que têm uma incerteza de ± 0,01 g ou ± 0,001 g (contém

respectivamente, 2 ou 3 algarismos significativos após a virgula. Em uma balança

analítica geralmente contém uma incerteza de ±0,0001 g (apresenta 4 algarismos

significativos depois da vírgula), como a segunda balança alega uma quantidade de

algarismos significativos maior do que a primeira, ela é considerada mais eficaz em sua

medida do que a semi-analítica. Portanto, uma medida deve ser expressada da seguinte

maneira: (55,80 ± 0,01) g.

O valor ideal que se espera alcançar pode ser avaliado por meio de dois

conceitos, a exatidão e a imprecisão. Uma medida exata os valores encontrados estão

muito próximos do valor verdadeiro. E em uma medida precisa os valores que são

obtidos por meio de várias medições são muito próximos entre si. O ideal é que uma

medida seja exata e precisa, para assim ter um valor considerado correto em relação ao

valor real. Além dessa classificação, os valores de uma medida podem também serem

avaliados através dos cálculos do erro absoluto (equação 1) e o erro percentual (equação

2)

𝐸 = 𝑋𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑋𝑟𝑒𝑎𝑙 (equação 1)

E = |𝑋𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙−𝑋 𝑟𝑒𝑎𝑙|

𝑋𝑟𝑒𝑎𝑙. 100 (equação 2)

Em uma experiência ao relatar seus valores encontrados pode-se ocorrer erros,

que são chamados de “erros experimentais”, que são classificados em: erros grosseiros

(ocorrem devido à falta de prática ou distração do observador), erros sistemáticos (são

erros que se caracterizam por ocorrerem e permanecerem, e acontecem principalmente

por algum defeito do instrumento), erros aleatórios ou acidentais (surgem por meio de

causas diversas e incoerentes, que não se conseguem prevê-los e nem eliminá-los).

No experimento realizado utilizaram-se dois instrumentos de medidas,

balança e termômetro. Determinando a medida de massa dos objetos e da temperatura.

A massa é o que mede a quantidade de matéria que está presente em um

corpo. A unidade de massa no Sistema Internacional de Medidas é apresentada em

gramas (g). Para determinar a massa de um objeto em geral utiliza-se uma balança. Que

deve ser manuseada com cuidado, pois qualquer impureza que contenha no prato da

balança pode ocorrer variações nos resultados. Na utilização da balança analítica deve-

se apresentar um cuidado maior ao colocar o corpo em seu prato, uma vez que ela é

mais sensível e mais precisa, portanto qualquer influência do meio externo altera seu

resultado.

A temperatura é a grandeza física que caracteriza o estado térmico de um

objeto. Sendo classificado como quente (alta agitação em suas moléculas) ou frio (baixa

agitação em suas moléculas). Para medir a temperatura de um corpo utiliza-se o

termômetro, que é constituído por um vidro com um bulbo que é ligado ao tubo capilar

e que contém uma substância termométrica, que geralmente é o mercúrio, pois têm uma

dilatação regular conforme a variação de temperatura. Quando o mercúrio se dilata e

preenche o tubo capilar significa que a temperatura aumentou. E o processo inverso

acontece quando a temperatura diminui. Para cada altura determinada pelo termômetro

está associada a uma temperatura. As escalas de temperaturas mais utilizadas em

laboratórios são Celsius (ponto de congelamento da água (0ºC) e o ponto de ebulição

(100ºC) e a escala Kelvin (-273,15ºC) sendo a temperatura mais baixa e (373 K)

sendo(100ºC).

Por conseguinte, realizando-se todas as medidas de maneira correta,

consegue-se obter valores precisos e exatos. Levando-se em conta a incerteza dos

objetos de medidas, como a balança e o termômetro que foram utilizados nesse

experimento.

II- OBJETIVO

Determinar a incerteza de instrumentos de medida de massa (balança

analítica e semi-analítica) e de temperatura(termômetro);

Aprender a usar a balança analítica e semi-analítica e o termômetro;

Através da teoria de erros identificar as fontes de erros experimentais;

Aprender a importância da precisão e da exatidão para interpretar as

medidas experimentais;

Aplicar a teoria de erros para interpretação de resultados quantitativos.

III- MATERIAIS E MÉTODOS

MATERIAIS

Vidrarias

Cápsula de porcelana;

Vidro de relógio;

Béquer 50mL;

Béquer 250mL;

Termômetro.

Figura 1. Cápsula de porcelana Figura 2. Vidro de relógio

Figura 3. Béquer 50mL Figura 4. Béquer 250mL

Figura 5. Termômetro

Equipamentos

Balança analítica;

Balança semi-analíticia;

Papel alumínio;

Rolha de borracha.

Figura 6. Balança analítica Figura 7. Balança semi-analítica

Figura 8. Papel alumínio Figura 9. Rolha de borracha

Reagentes

Cloreto de sódio;

Gelo;

Água destilada.

Figura 10. Cloreto de sódio Figura 11. Gelo

Figura 12. Água destilada

MÉTODOS

1) Determinação de massa

1.1. Determinar na balança semi-analítica a massa de uma cápsula de porcelana,

uma rolha de borracha, um vidro de relógio e um béquer de 50mL. Registrar os

valores na Tabela 1.

2) Uso de balanças semi-analíticas e analíticas

2.1. Pesar três pedaços de papel alumínio em uma balança semi-analítica. Tarar a

balança. Pesar as mesmas amostras em uma balança analítica. Tarar a balança;

2.2. Adicionar 0,5 g de cloreto de sódio (NaCl) sobre o papel alumínio. Pesar

usando a balança semi-analítica. Registrar os valores na Tabela 2;

2.3. Posteriormente, pesar casa amostra de sal usando a balança analítica. Registrar

os valores na Tabela 2;

2.4. Calcular a média das massas, o desvio padrão e o padrão da média.

3) Medida de temperatura

3.1. Colocar 50mL de água destilada em um béquer de 250mL. Medir a temperatura

utilizando o termômetro. Anotar o resultado na Tabela 3;

3.2. A seguir, colocar 5 cubos de gelo no mesmo béquer. Agitar devagar com um

bastão de vidro, medir a temperatura do sistema e anotar o resultado na

Tabela3;

3.3. Antes dos cubos de gelo, adicionado na etapa 3.2, derreterem por completo,

adicionar 5,0 g de cloreto de sódio previamente pesados ao sistema e agitar

com o bastão de vidro. Aguardar 2 minutos até a estabilização. Medir a

temperatura e anotar o resultado na Tabela 3.

Obs: A medida de temperatura deve ser realizada após a estabilização.

IV- RESULTADOS E DISCUSÕES

Tabela 1. Valores de massa de objetos comuns em laboratórios.

Objeto Massa (g) Incerteza

Cápsula de porcelana 55,81 ± 0,01

Rolha de borracha 5,27 ± 0,01

Vidro de relógio 29,31 ± 0,01

Béquer de 50mL 22,38 ± 0,01

Conclui-se que o objeto de maior massa foi a cápsula de porcelana [(55,81 ±

0,01) g], que coincidentemente é o objeto de maior porte físico; o inverso aconteceu

com a rolha de borracha, que por sua vez possui massa inferior [(5,27 ± 0,01) g] em

relação aos outros objetos e também coincidentemente o menor porte físico.

Tabela 2. Valores de massa de amostras de NaCl usando balanças semi-

analíticas e analíticas.

Amostra de NaCl Massa (g) (semi-analítica) Massa (g) (analítica)

1 0,510 0,5099

2 0,501 0,5011

3 0,561 0,5549

Média (g) 0,524 0,5220

S (g) 0,02 0,02

�� (g) 0,01 0,01

CV (%) 3,81 3,83

Fórmulas utilizadas para o cálculo de média, desvio padrão do valor médio e coeficiente

de variação:

�� = ∑ 𝑋𝑖

𝑛𝑖=1

𝑛 𝛿 = 𝑋𝑛 − ��

𝜎 = ± √∑ (𝛿𝑖)²𝑛

𝑖=1

𝑛−1 �� = ±

𝜎

√𝑛

𝐶. 𝑉 = 𝑆

�� × 100

Como foram feitas duas medições, em dois equipamentos de medida diferentes –

balança semi-analítica e analítica, consequentemente os resultados obtidos destas

foram díspares, pois a precisão destas são distintas. Levando em consideração a média,

o desvio padrão do valor médio e o coeficiente de variação para a conclusão da

comparação dos experimentos, observou-se que:

𝑋𝑆𝐴 > 𝑋𝐴

𝜎𝑆𝐴 < 𝜎𝐴

𝐶. 𝑉𝑆𝐴 < 𝐶. 𝑉𝐴

Onde, ��- média da massa, 𝜎- desvio padrão do valor médio e C.V – coeficiente

de variação.

Ao analisar estes resultados conclui-se que a precisão maior da balança analítica

obteve mais êxito durante o experiemento.

Tabela 3. Medidas da temperatura.

Amostra Temperatura (⁰C)

Água (23,0 ± 0,5)

Água + gelo (1,0 ± 0,5)

Água + gelo + NaCl (-3,0 ± 0,5)

Ao medir a temperatura da água [(23 ± 0,5) ⁰C], conclui-se que esta estava em

temperatura ambiente, já que em teoria este valor de aproxima de 25⁰C. Ao acrescentar

gelo no solvente universal em estado líquido, obteve-se uma queda significativa de

temperatura [(1,0 ± 0,5) ⁰C], isso ocorreu já que este por sua vez possui temperatura

acerca do 0⁰C; quando se acrescenta gelo na água, a temperatura tende a permanecer a

0⁰C e o gelo derreter, mostrando assim a eficiência do experimento realizado.

Agregando cloreto de sódio (NaCl) na solução heterogênea, observou-se que o gelo se

fundiu já que seu ponto foi diminuído pela adição do sal, que consequente fez com a

temperatura da mistura tivesse uma queda [(-3,0 ± 0,5) ⁰C].

IV. CONCLUSÃO

Ao determinar a incerteza dos instrumentos de medida, a massas e as

temperaturas das substâncias, pode-se analisar que apesar do uso quase preciso dos

instrumentos para que esses objetivos fossem alcançados, houve certa variação dos

resultados. Tendo em vista isso, pode-se adicionar ao raciocínio a ideia da teoria de

erros, que essa por sua vez marca as fontes desses tais erros, que podem ser

classificados com erros grosseiros - ocorrem devido à falta de prática ou distração do

observador, ou até mesmo erros sistemáticos – subdividido em: instrumentais, teóricos,

ambientais e falha do observador.

O experimento foi realizado é distribuído como exato e preciso já que seus erros

sistemáticos e acidentais não interferem ou não foram levados em consideração,

concluindo assim a eficiência do experimento.

V. REFERÊNCIAS

1. BARROS, Haroldo Lúcio de Castro. Mistura Gelo/NaCl: um

Experimento Simples sobre o Efeito Crioscópico. Disponível em:

<http://sec.sbq.org.br/cdrom/33ra/resumos/T1835-1.pdf>. Acesso em: 09 ago. 2014.

2. NAGASHIMA, Haroldo Naoyuki. INSTRUÇÕES PARA A

APRESENTAÇÃO DE RELATÓRIOS. 2013. Disponível em:

<https://www.dropbox.com/sh/3q5bptyll20hm3f/AAA2V6024lzaLqnHJ1begIe3a/Arqui

vos GERAIS/UNESP - Haroldo Naoyuki Nagashima.pdf>. Acesso em: 09 ago. 2014.

3. FREITAS, Gláucio da Silva. Unidades de Massa. Disponível em:

<http://www.infoescola.com/fisica/unidades-de-massa/>. Acesso em: 09 ago. 2014.

4. Lima Junior, P. . Fundamentos de Metrologia: Valor verdadeiro,

precisão e exatidão. 2012. Disponível em:

<http://www.if.ufrgs.br/fis1258/index_arquivos/TXT_01.pdf>. Acesso em: 09 ago.

2014.