Misure di densità

L'obiettivo di questi esperimenti è stato quello di misurare la densità.

La densità si definisce come

LA QUANTITÀ' DI MATERIA DA CUI E' FORMATO UN CORPO

Abbiamo misurato la densità di un solido di forma "regolare", di alcuni liquidi, di un solido di forma irregolare e di un gas (anidride carbonica).

La misura della densità è una misura indiretta poiché per calcolarla dobbiamo conoscere volume e massa del corpo di cui vogliamo conoscere la densità.

I tre esperimenti che abbiamo eseguito sono stati:

Misura della densità di liquidi

L'obiettivo di questo esperimento era quello di misurare la densità di alcuni liquidi. Per eseguire questo esperimento abbiamo avuto bisogno di un cilindro graduato (sensibilità =1 cm³ ), di una bilancia (sensibilità = 0,01 g), di un po' d'acqua, alcool e glicerina.

Bilancia Cilindro Graduato

Prima di tutto abbiamo massato il cilindro graduato. Successivamente abbiamo versato nel cilindro un certo volume di acqua e abbiamo massato il cilindro insieme all'acqua. Con una semplice sottrazione siamo venuti a conoscenza della massa dell'acqua. A quel punto abbiamo calcolato la densità. Abbiamo ripetuto questa operazione più volte e poi, sempre con lo stesso procedimento abbiamo calcolato la densità dell'alcool e della glicerina.

I dati che abbiamo raccolto sono i seguenti:

d = m / V

ACQUA

d₁= 2,00 / 2,0=

=1,0 g / cc

d₂ = 3,95 / 4,0 =

= 1,0 g / cc

d₃ = 6,01 / 6,0 =

=1,0 g / cc

ALCOOL

d₁ = 3,37 / 4,0=

= 0,84 g / cc

d₂ = 5,01 / 6,0 =

= 0,84 g / cc

d₃ = 6,60 / 8,0 =

= 0,83 g / cc

GLICERINA

d₁ = 5,04 / 4,0 =

= 1,26 g / cc

d₃ = 7,83 / 6,0 =

= 1,31 g /cc

d₄ = 10,09 / 8,0 =

= 1,26 g / cc

Osservando il grafico si nota che la retta del liquido con la pendenza maggiore (glicerina) è quello con densità maggiore. Non è una coincidenza, infatti il coefficiente angolare (il numero che quantifica la pendenza di una retta nel piano) è la densità del liquido stesso.

Le più probabili cause d'errore sono:

La possibilità che uno spostamento d'aria abbia influito sulla misurazione della massa;

Dopo avere svuotato il cilindro graduato qualche goccia di liquido può essere rimasta dentro il cilindro e si è mischiata al liquido successivo.

	LEGENDA: d1 = densità nel primo caso d2 = " " secondo caso d3 ="  " terzo caso m = massa V = volume D = densità

Misura della densità di un solido irregolare

Lo scopo di questo esperimento era quello di misurare la densità di un solido irregolare (un sasso). Ci sono serviti: un sasso, una bilancia (sensibilità = 0,01 g) e un cilindro graduato (sensibilità 0,05 cc).

	Per eseguire questo esperimento ci abbiamo messo 55 minuti

Bilancia Cilindro Graduato

Siccome il sasso non è un solido regolare, per calcolarne il volume ci siamo serviti di un cilindro graduato. Abbiamo messo il sasso nel cilindro graduato dove avevamo precedentemente versato una quantità nota di acqua e, con una semplice sottrazione, abbiamo ricavato il volume del sasso. Abbiamo ripetuto la misura più volte cambiando la quantità di acqua iniziale e abbiamo fatto la media del volume del solido. A quel punto abbiamo potuto calcolare la densità. I dati sperimentali che abbiamo raccolto sono i seguenti:

V_s = (2,0 + 2,0 + 2,0) / 3 =

2,0 cc

V_s = v_a + v_s =

= 0,5 + 0,5 =

= 1 cc

V_s = (2,0 ± 1) cc

M_s = (5,40 ± 0,01) g

d = m / V =

LEGENDA Va = volume dell'acqua Vas = volume dell'acqua con il solido Vs =  volume del solido ms =  massa del solido

= 2,7 g / cc

d = (V / V + m_s / m_s) * d =

= (1 / 2,0 + 0,01 / 5,40) * 2,7=

= (0,5 + 2 * 10^-3) * 2,7=

= 0,5 * 2,7=

= 1,35 cc

d = (2,7 ± 1,35) g / cc

Misura della densità di un gas

Lo scopo di questo esperimento è stato quello di misurare la densità di u gas (anidride carbonica).

Per eseguire questo esperimento ci sono serviti : un secchio, una bottiglia, una beuta, un cilindro graduato (sensibilità = 10 cc), una compressa effervescente (Alka-seltzer) e una bilancia elettronica (sensibilità = 0,01 g).

Beuta Bilancia Bottiglia Cilindro graduato

Tappo con tubo flessibile Secchio Compressa efferv

Prima di tutto abbiamo riempito la beuta di acqua fino a metà. Facendo molta attenzione abbiamo scartato la compressa effervescente dopodiché abbiamo messo sul piatto della bilancia la beuta e la compressa per massarle. Abbiamo poi riempito la bottiglia di acqua fino all'orlo facendo molta attenzione a non lasciare aria dentro la bottiglia. Tenendo tappata la bottiglia con il palmo della mano, l'abbiamo messa a "a testa in giù" nel secchi, precedentemente riempito fino a metà di acqua. Con molta cautela, abbiamo inserito il tubo flessibile nella bottiglia, mandandolo fino in cima. Successivamente abbiamo inserito la compressa effervescente nella beuta e immediatamente abbiamo tappato quest'ultima con il tappo collegato al tubo. Per circa 5 - 7 minuti abbiamo aspettato che la compressa si sciogliesse completamente, dandole ogni tanto una mano agitando la beuta. A scioglimento avvenuto, abbiamo estratto il tubo (facendo naturalmente attenzione a non sollevare la bottiglia) dopodiché abbiamo tirato fuori la bottiglia dal secchio tenendo tappata l'imboccatura. Riempito il cilindro fino a una quantità nota di acqua. Abbiamo poi versato un po' d'acqua del cilindro nella bottiglia, fino a riempirla fino all'orlo e facendo attenzione a non farla traboccare. Infine abbiamo massato la beuta con la compressa disciolta. Facendo la differenza tra il valore della massa della beuta con la compressa intera e la massa della beuta con la compressa disciolta abbiamo ricavato il valore della massa del gas disciolto. Facendo ancora un'altra differenza, tra il valore dl volume dell'acqua iniziale nel cilindro graduato e quello finale, siamo venuti a conoscenza del volume occupato dal gas. Facendo la divisione tra la massa e il volume abbiamo calcolato la densità.

I dati sperimentali raccolti sono :

Le cause d'errore in questo esperimento sono molte. Le più importanti sono:

Data l'elevata precisione della bilancia, un benché minimo spostamento d'aria potrebbe avere falsato la misura della massa;

Il menisco dell'acqua potrebbe avere ingannato l'operatore nel leggere il livello dell'acqua nel cilindro graduato;

Dopo avere messo la compressa effervescente nella beuta, l'operatore potrebbe non avere chiuso subito l'imboccatura della beuta con il tappo e ci sarebbe stata una perdita di gas;

L'operatore potrebbe avere toccato la compressa con le mani non perfettamente asciutte, e la compressa avrebbe iniziato a sciogliersi e ci sarebbe stata anche qui un perdita di gas;

Dentro la bottiglia ci potrebbe essere stata una bolla d'aria che avrebbe influenzato la misura del volume occupato dal gas;

Nel versare l'acqua del cilindro graduato nella bottiglia, un po' d'acqua avrebbe potuto traboccare.