Química volume 1


Dois corpos com a mesma massa têm a mesma densidade?



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Dois corpos com a mesma massa têm a mesma densidade?

Você, provavelmente, já deve ter ouvido esta pergunta quando era criança: o que pesa mais, 1 “quilo” de chumbo ou 1 “quilo” de algodão? Essa é uma pergunta que, feita a uma criança, costuma causar certo impacto. Isso ocorre porque é comum que elas confundam a massa de um objeto (medida em uma balança) com o volume (espaço ocupado). No caso, as duas amostras têm massa de 1 quilograma, ou seja, ambas têm mesma massa e mesmo peso. A diferença está no espaço ocupado. O chumbo tem sua massa “concentrada” em volume menor que o do algodão.

Quando comparamos diferentes amostras de água líquida, nota-se certa coincidência entre o valor numérico que exprime a massa e o que exprime volume, o que não ocorre com outras substâncias. Isso porque a densidade da água líquida equivale a 1 g/mL. Ou seja, em outras palavras:


Volume Massa

1 mililitro de água 1 grama

1 000 mililitros (1 litro) de água 1 000 gramas (1 quilograma)
Imagens

1

©Shutterstock/Ron Kloberdanz



2

©Shutterstock/Sealstep

3

©Shutterstock/Prill



4

P. Imagens/Pith

A balança (1) é um instrumento de medida de massa. Para medições de volume em laboratórios, é comum utilizar vidrarias, como balões volumétricos (2), provetas (3)
e pipetas (4).
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Compare estas outras situações:
Ilustração produzida para este conteúdo. Cores fantasia, sem escala.
Imagens

AMJ Studio/Arquivo da editora

Volumes iguais de materiais diferentes têm massas diferentes.
1 L de mercúrio

1 L de água

12 kg

0,5 kg


1 L de mercúrio corresponde a 13,5 kg

1 L de água corresponde a 1 kg


1 L de etanol

1 L de água

0,2 kg

1 L de etanol



corresponde a 0,8 kg

1 L de água corresponde a 1 kg


Observe que, de acordo com a ilustração acima, enquanto 1 litro de mercúrio tem massa igual a 1 litro de água mais 12,5 kg, 1 litro de etanol tem massa menor que a de 1 litro de água.

Na tabela a seguir constam os dados de volume (em centímetro cúbico) de diferentes amostras de etanol a 20 °C e de massa (em gramas) correspondente a esses volumes. A partir desses dados foi construído um gráfico que relaciona a massa de etanol (em g) com seu volume (em cm3).


Etanol

Massa (g) 0,8 Volume (cm3) 1

Massa (g) 8 Volume (cm3) 10

Massa (g) 16 Volume (cm3) 20

Massa (g) 80 Volume (cm3) 100

Massa(g) 160 Volume (cm3) 200

Massa(g) 400 Volume (cm3) 500

Massa(g) 800 Volume (cm3) 1 000


Fonte: LIDE, David R. (Ed.). Physical Constants of Organic Compounds. In: CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed. (Internet Version). Boca Raton, FL: CRC/Taylor and Francis, 2009. p. 3-232
Imagem (Gráfico)

Massa de etanol em função de seu volume


Note que, ao dividir os valores de massa pelos correspondentes valores de volume, obtemos uma relação proporcional:

80g/100 cm3 = 160g/200 cm3 = 400g/500 cm3 = ... = 0,8/1 cm3 = 0,8 g/cm3
Ou seja, uma relação constante para uma determinada temperatura.

Ou: 0,8 g/ 1 cm3 = 8 g/10 cm3 = 800 g/1 000 cm3.

O gráfico de massa × volume de qualquer material é uma reta que passa pela origem, pelo fato de a massa e o volume do material serem diretamente proporcionais. Apesar disso, não há sentido físico no valor zero para a massa e o volume.

Podemos resumir o que foi visto anteriormente da seguinte maneira:

Densidade de um material é a relação entre sua massa e seu volume. O valor obtido é constante em dada temperatura e não depende da quantidade de material.

densidade = massa/volume ou d = m/v

Respondendo à questão inicial, só é possível que dois corpos com a mesma massa tenham a mesma densidade se ocuparem o mesmo volume.


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