Densidade de um sólido por picnômetro ou deslocamento, com incerteza

Volume e densidade de um sólido pelo picnômetro ou pelo deslocamento de água, com a incerteza tipo A (réplicas), a tipo B (resolução dos instrumentos), a combinada e a expandida, e a comparação com uma densidade de referência.

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Entrada

Método

Picnômetro vazio (g)

No picnômetro, preencha as quatro pesagens e a densidade do líquido; no deslocamento, a massa do sólido e as leituras de volume.

Picnômetro com o sólido (g)

Picnômetro cheio só com líquido (g)

Picnômetro com sólido e líquido até o traço (g)

Densidade do líquido na temperatura do ensaio (g/cm³)

Use a densidade do líquido na temperatura medida. A da água varia pouco, mas não é exatamente 1 g/cm³.

Incerteza da densidade do líquido (g/cm³)

Massa do sólido (g), deslocamento

Volume inicial lido (mL), deslocamento

Volume final lido (mL), deslocamento

Resolução da balança (g)

Incerteza tipo B: a resolução vira distribuição retangular, com incerteza = resolução ÷ √3.

Resolução da leitura de volume (mL)

Densidade da réplica 1 (g/cm³), opcional

Opcional: densidades obtidas em repetições do ensaio. Com duas ou mais, a ferramenta calcula a incerteza tipo A (desvio padrão da média).

Densidade da réplica 2 (g/cm³), opcional

Densidade da réplica 3 (g/cm³), opcional

Densidade da réplica 4 (g/cm³), opcional

Densidade da réplica 5 (g/cm³), opcional

Densidade de referência (g/cm³), opcional

Valor de tabela ou de projeto para comparar. Deixe 0 para não comparar.

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Resultado

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Das pesagens à densidade e à incerteza

picnômetro: ρ = (m_sólido × ρ_líquido) ÷ (m_cheio + m_sólido − m_total); deslocamento: ρ = m ÷ (V_final − V_inicial); incerteza tipo B = resolução ÷ √3, propagada; expandida U = 2 × combinada

O picnômetro mede o volume do sólido pela massa de líquido que ele desloca; o deslocamento de água usa a diferença de volume lida numa proveta. Em ambos, a densidade é a massa dividida pelo volume. A ferramenta também propaga a incerteza das pesagens e das leituras e, se você repetir o ensaio, soma a incerteza tipo A.

Exemplo com picnômetro

Exemplo resolvido pela própria calculadora
Campo	Valor
Método	Picnômetro (quatro pesagens)
Picnômetro vazio (g)	25
Picnômetro com o sólido (g)	31,5
Picnômetro cheio só com líquido (g)	75
Picnômetro com sólido e líquido até o traço (g)	79,1
Densidade do líquido na temperatura do ensaio (g/cm³)	0,997
Volume do sólido (cm³)	2,4072
Densidade do sólido (g/cm³)	2,7002
Incerteza tipo B (g/cm³)	0,00112
Incerteza tipo A, das réplicas (g/cm³)	0,00577
Incerteza padrão combinada (g/cm³)	0,00588
Incerteza expandida, k = 2 (g/cm³)	0,01176

Cuidados na medição

Informe a densidade do líquido na temperatura do ensaio, e não um valor fixo de 1,000.
A incerteza tipo B usa a resolução do instrumento como distribuição retangular: resolução ÷ √3.
A incerteza tipo A pede pelo menos duas réplicas; é o desvio padrão da média delas.
A comparação com a referência usa a incerteza expandida (k = 2, cerca de 95% de confiança sob normalidade). É um critério didático.

Nota: Cálculo de metrologia didática com os valores digitados.

Perguntas frequentes

Como calcular a densidade pelo método do picnômetro?

Com a massa do sólido e a de líquido deslocado, o volume é 2,4072 cm³ e a densidade, 2,7002 g/cm³.

Qual a incerteza da densidade?

A incerteza combinada é 0,00588 g/cm³ e a expandida (k = 2), 0,01176 g/cm³.

O resultado concorda com a referência?

Contra 2,7 g/cm³: Compatível com a referência dentro da incerteza expandida.