Misurazione Della Densità Dei Liquidi Usando Il Picnometro

Materiale utilizzato:

Picnometro (50ml a 20°C)

Acqua (H O)

Alcol Etilico

Acido Oleico

Bilancia Digitale

Pentano

Richiami Teorici:

Misurare un grandezza significa attribuire ad essa un valore numerico e le misurazioni possono essere di due tipi:

1)misure dirette, le quali hanno un'unità di misura appropriata per ricavare la grandezza di un oggetto;

2)misure indirette, nelle quali la misura di un oggetto o di una grandezza si ricava da misure di altre grandezze.

La densità è una misura indiretta perché è il rapporto tra la misura della massa e il volume.

DENSITA' = δ = m / V = kg / m³

Formula inversa per trovare il V sapendo la δ e la m :   V = m · δ

Alcol etilico:

L'alcol etilico o etanolo è una sostanza liquida ed incolore che si forma per fermentazione di alcuni zuccheri semplici o per distillazione del mosto fermentato. Le bevande alcoliche sono tutte quelle che contengono alcol etilico in una determinata concentrazione

Pentano:

il pentano è un liquido lievemente volatile prodotto in continuazione anche in natura. Chimicamente appartiene alla stessa famiglia dei più noti gas metano, etano, propano e butano. Non contenendo cloro, il pentano può causare danni alla fascia di ozono, a differenza di altri propellenti.

Concetto di massa:

Per massa si intende quella proprietà caratteristica del corpo che rimane costante e dipende dalla quantità di materia di cui l'oggetto è composto. È per questo da considerarsi una proprietà estensiva della materia. L'unità di misura nel S.I. è il kg e può essere misurata con la bilancia.  

Concetto di volume:

Il volume è una grandezza fisica derivata ed indica lo spazio che un corpo occupa.

Anch'essa è una proprietà estensiva e la sua unità di misura è il metro cubo

( m³ ). Per i liquidi è possibile usare come unità di misura il litro ( l ) che corrisponde ad  1decimetro ( 1L = 1dm³ ).

Concetto di densità:

La densità è una proprietà intensiva, non dipende cioè dalla quantità di materia ed è caratteristica di ogni sostanza.

La legge fisica della densità dei solidi vale anche per i liquidi e i gas in delle condizioni fisiche precise. Per i liquidi il volume dipenderà dal recipiente che li contiene quindi la δ sarà uguale alla massa del liquido diviso il volume del recipiente ed è influenzata dalla temperatura e per trovare la massa del liquido bisogna misurare prima la massa del recipiente, detto tara, e fare la differenza tra la massa della tara più il liquido.

m ( liquido ) = m ( recipiente + liquido ) - m ( liquido )

La densità dei liquidi può essere misurata con i densimetri o areometri, apparecchii

in vetro formati da un galleggiante zavorrato da pallini di piombo, da un'asta graduata per la densità e da un termometro. I densimetri si basano sul principio di Archimede, poiché immersi in un liquido ricevono una spinta dal basso all'alto proporzionale al volume della parte immersa e alla densità del liquido.

Per avere misure più accurate di densità è preferibile usare strumenti specifici molto precisi, ma che hanno un uso più complicato, come il picnometro, che abbiamo usato in questo caso.

Il picnometro, nella sua forma tipica, è costituito da una bacchetta di vetro a collo largo, chiusa da un tappo smerigliato.

Il Picnometro: 

I picnometri sono apparecchi impiegati per la misurazione della densità di solidi e liquidi. Sono costituiti da una boccetta di vetro a collo largo, chiusa da un tappo smerigliato e terminante con un tubo capillare su cui è incisa una tacca di riferimento; in alcuni casi questi apparecchi sono dotati di una seconda apertura in cui è inserito un termometro.

Procedimento utilizzato:

Abbiamo preso in considerazione quattro liquidi (acqua, alcol etilico, acido oleico e pentano) e abbiamo misurato la loro densità di ciascuno di essi. Per iniziare abbiamo misurato la massa del picnometro con una bilancia digitale. Poi riempito lo strumento con uno dei liquidi presi in considerazione e trovata la massa del liquido calcolando la differenza tra la massa totale (picnometro più liquido) e la massa del picnometro vuoto. Il liquido prenderà il volume dello strumento, 50 ml, ad una temperatura di   20 °C (temperatura che fa raggiungere al liquido il volume indicato sul picnometro). Quindi è importante ricordare che avremo un errore dovuto ad una piccola dilatazione all'aumentare della temperatura. Infine sapendo la massa e il volume potremo calcolarci la densità del liquido, trascrivendo anche l'errore.

Calcoli matematici

1^ MISURAZIONE δ( acqua ) = 1000 kg/ m³

m( picnometro ) = 29,7 g

V( picnometro ) = 50 ml = 0,00005 m³

m ( picnometro + acqua ) = 79,9 g

m( acqua ) = m ( p + a ) - m ( p ) = ( 79,9 -29,7 )g = 50,2 g

m( a ) = 50,2 g · 10^-3 = 0,0502 kg

= m( a ) / V = 0,0502 kg / 0,00005 m³ = 1004 kg / m³

Er ( ) = Er ( m ) + Er ( V ) = ∆m / m + ∆V / V = 0,00001 / 0,0502 + 0,00001 / 0,00005 = 0,0002 + 0,2 = 0,2002

= Er ( = 0,2002 · 1004 = 201,001 kg / m³

( H20 ) = ( 1004 ± 201,001 ) kg / m³

2^ MISURAZIONE: δ( alcol etilico ) = 800 kg/ m³

m( picnometro ) = 29,7 g

V( picnometro ) = 50 ml = 0,00005 m³

m ( picnometro + alcol ) = 75,9 g

m( alcol ) = m ( p + al ) - m ( p ) = ( 75,9 -29,7 )g = 46,2 g

m( al ) = 46,2 g · 10^-3 = 0,0462 kg

δ = m( al ) / V = 0,0462 kg / 0,00005 m³ = 924 kg/ m³

Er ( ) = Er ( m ) + Er ( V ) = ∆m / m + ∆V / V = 0,00001 / 0,0462 + 0,00001 / 0,00005 = 0,00025 + 0,2 = 0,20025

= Er ( = 0,20025 · 924 = 185,03 kg / m³

( alcol ) = (924 ± 185,03 ) kg / m³

3^ MISURAZIONE: δ( acido oleico ) = 890 kg/ m³

m( picnometro ) = 26,38 g

V( picnometro ) = 50 ml = 0,00005 m³

m ( picnometro + acido ) = 71,94 g

m( acido ) = m ( p + ac ) - m ( p ) = ( 71,94 -26,38)g = 45,56 g

m( ac ) = 45,56 g · 10^-3 = 0,04556 kg

δ = m( ac ) / V = 0,04556 kg / 0,00005 m³ = 911,2 kg/ m³

Er ( ) = Er ( m ) + Er ( V ) = ∆m / m + ∆V / V = 0,00001 / 0,04556 + 0,00001 / 0,00005 = 0,00022 + 0,2 = 0,20022

= Er ( = 0,20022 · 911,2 = 182,44 kg / m³

δ ( acido ) = ( 911,2 ± 182,44 ) kg / m³

4^ MISURAZIONE: δ( pentano ) = 626 kg / m³

m( picnometro ) = 26,38 g

V( picnometro ) = 50 ml = 0,00005 m³

m ( picnometro + pentano ) = 58,32 g

m( pentano ) = m ( p + pen ) - m ( p ) = (58,32 - 26,38 ) g = 31,94g

m( pen ) = 31,94g · 10^-3 = 0,03194 kg

= m( pen ) / V = 0,03194 kg / 0,00005 m³ = 638,8 kg / m³

Er ( ) = Er ( m ) + Er ( V ) = ∆m / m + ∆V / V = 0,00001 / 0,03194 + 0,00001 / 0,00005 = 0,00031 + 0,2 = 0,20031

= Er ( = 0,20031 · 638,8 = 127,96 kg / m³ù

( pentano ) = (638,8 ± 127,96) kg / m³