Appunti sulla densità

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	28.09.2001
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LA DENSITA’
In generale si definisce densità il rapporto tra una data grandezza e l’estensione su cui essa si distribuisce. In particolare la densità di una sostanza è data dal rapporto tra la sua massa e il volume da essa occupato.
D = massa : volume
Poiché la densità dipende dal volume e questo varia per la temperatura, e per i gas anche con la pressione, ne consegue che la densità di qualunque sostanza non è costante, ma cambia al variare della temperatura e della pressione.
Il concetto di densità è sempre associato a quello di peso specifico. Tra le due grandezze c’è la stessa relazione che intercorre tra massa e peso. Pertanto il peso specifico di una sostanza è dato dal rapporto tra il suo peso e il volume occupato.
OBIETTIVO
Questo esperimento permette di determinare la densità di alcuni materiali attraverso la misura di massa e volume, e di verificare che tale valore rimane costante a temperatura costante, e varia al variare della temperatura.
ELABORAZIONE DATI
Sapendo che la densità e una grandezza derivata dalla massa e dal volume, secondo la relazione: d=m/v, dopo aver raccolto i dati, abbiamo diviso ciascun valore di m per il corrispondente valore di v, per ottenere il valore della densità.
MISURA DELLA DENSITA’ DI SOLIDI
MATERIALE USATO: cilindro da 25 ml, cilindro da 50 ml, acqua di fonte, pipette, calibro, pallini di piombo, sbarrette di vetro, sbarrette di alluminio, bilancia tecnica.
ALLUMINIO
Il volume delle sbarrette di alluminio è ricavabile per via geometrica; abbiamo perciò misurato con il calibro le tre dimensioni delle sbarrette per calcolarne il volume. Le sbarrette sono poi state pesate separatamente.
1 sbarretta
cm 13 x 3 x 0,62 = 24,18 cm cubi massa g 67,27
2 sbarretta
cm 19,94 x 3 x 0,4 = 15,528 cm cubi massa g 42,52
Volume
(cm3)
Massa
(g)
67,27
42,52
24,18
2,78
15,528
2,73

Densità media: 2,755
VETRO
Il volume del vetro, poiché le forme delle sbarrette non sono regolari, non è ricavabile per via geometrica, ma per spostamento d’acqua.
Preso il cilindro da 50 ml, lo abbiamo riempito con 30 ml d’acqua. Dopo averle pesate separatamente, abbiamo messo alcune sbarrette all’interno del cilindro. Lo spostamento d’acqua che risultava forniva il volume delle sbarrette di vetro.
1 misurazione
massa g 3,50 cilindro con 30 ml d’acqua + vetro = spostamento di 1,5 ml
2 misurazione
massa g 9,84 cilindro con 30 ml d’acqua + vetro = spostamento di 4 ml
3 misurazione
massa g 16,6 cilindro con 30 ml d’acqua + vetro = spostamento di 7 ml
Volume (cm3)
Massa
(g)
3,50
9,84
16,6
1,5
2,33
4
2,46
7
2,37

Densità media: 2,387
Osservazione
Poiché il vetro non è un elemento, ma un composto, la sua densità varia secondo la quantità e la qualità dei suoi componenti.
PIOMBO
Anche il volume del piombo, come il vetro, non è ricavabile per via geometrica, ma per spostamento d’acqua.
Preso il cilindro da 25 ml, lo abbiamo riempito con 10 ml d’acqua. Dopo averli pesati in tre diverse quantità, abbiamo messo all’interno del cilindro dei pallini di piombo.
Anche qui lo spostamento che risulta fornisce il volume dei pallini.
1 misurazione
massa g 21,0 cilindro con 10 ml d’acqua + piombo = spostamento di 1,9 ml
2 misurazione
massa g 47,05 cilindro con 10 ml d’acqua + piombo = spostamento di 4,2 ml
3 misurazione
massa g 59,06 cilindro con 10 ml d’acqua + piombo = spostamento di 5,3 ml
Volume (cm3)
Massa
(g)
21,01
47,05
59,06
1,9
11.05
4,2
11,20
5,3
11,14

Densità media: 11,13
CONCLUSIONI
Al termine dell’esperimento si può osservare che la densità dei diversi campioni di alluminio, vetro e piombo, ha un valore pressoché costante, che non dipende dalla quantità di materiale presa in esame.
MISURA DELLA DENSITA’ DI LIQUIDI
MATERIALE USATO: acqua di fonte, acqua demineralizzata, cilindro da 50 ml, pipette, termometro, becher, fornelletto, bilancia tecnica.
Per quest’esperienza di laboratorio sono state calcolate le densità dell’acqua di fonte e di quella demineralizzata. Sono state effettuate tre misurazioni per entrambi i tipi d’acqua.
ACQUA DI FONTE A 22 °C
20 ml d’acqua = 20 cm cubi massa g 18,62
25 ml d’acqua = 25 cm cubi massa g 23,73
50 ml d’acqua = 50 cm cubi massa g 50,26
Volume (cm3)
Massa
(g)
18,62
23,73
50,26
20
0,931
25
0,949
50
1,005

Densità media: 0.961
ACQUA DEMINERALIZZATA A 21 °C
20 ml d’acqua = 20 cm cubi massa g 18,57
25 ml d’acqua = 25 cm cubi massa g 24,07
50 ml d’acqua = 50 cm cubi massa g 50,29
Volume (cm3)
Massa
(g)
18,57
24,07
50,29
20
0,928
25
0,926
50
1,005
Densità media: 0,965
Osservazione
Confrontando le due densità trovate, possiamo notare che sono uguali (la differenza è trascurabile). E’ necessario però tenere in considerazione che l’acqua demineralizzata ha una temperatura di 1 °C inferiore a quella di fonte. Possiamo perciò dedurre, alla luce della prossima esperienza che l’acqua demineralizzata ha una densità, anche se solo leggermente, inferiore a quella di fonte.
VARIAZIONE DELLA DENSITA’ AL VARIARE DELLA TEMPERATURA
La temperatura è una misura di cio che nel linguaggio comune esprimiamo come “caldo” e “freddo”. Lo strumento per misurarla è il termometro a liquido, il suo funzionamento si basa sulle proprietà che hanno i liquidi di espandersi con l’aumentare della temperatura.
OBIETTIVO
L’obiettivo dell’esperimento è, confrontando tra loro i diversi valori ottenuti, determinare la variazione della densità dell’acqua a temperature diverse.
Si è preso un cilindro graduato da 50 ml ed è stato pesato, per avere la tara da sottrarre. In seguito è stato riempito con dell’acqua a temperatura ambiente; il tutto è stato poi pesato annotandone il valore nella tabella dati. Questa operazione è stata ripetuta con acqua a temperature diverse.
Massa (g)
Temperatura °C
Volume (cm3)
26
37
46
52
59
71
24,08
0,992
25
34,23
0,978
35
25,63
0,932
27,5
39,24
0,872
45
23,76
0,792
30
28,09
0,669
42
OSSERVAZIONE
Dopo tale esperimento non si è riusciti a trovare un legame che associasse densità e temperatura. Si può comunque notare che la densità dell’acqua diminuisce con l’aumentare della temperatura.
Miglior metodo per analizzare i dati raccolti è osservare il grafico.
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