Esta aula prática sobre densidade consiste em colocar água e álcool (ambos com corantes) dentro de um tubo em U e observar a diferença entre os níveis deles.
O tubo em U é a principal vidraria usada neste experimento
Esta aula prática sobre densidade com o tubo em U tem como objetivo ajudar os alunos a perceberem claramente como a densidade é uma grandeza que relaciona a massa e o volume. O tubo em U que será usado é a vidraria mais importante deste experimento sobre densidade, pois, conforme será possível ver nos resultados e discussões, ele funciona como uma espécie de “balança”.
Geralmente, o tubo em U é encontrado em laboratórios de ciências, mas se você não dispor de um, poderá fazer um “tubo em U caseiro” da seguinte forma: pegue uma mangueira transparente e flexível, dobre-a ao meio e prenda suas extremidades com um barbante ou elástico de borracha, como a ilustração a seguir mostra:
Tubo em U caseiro feito com mangueira e barbante
Para a realização desta aula experimental, além do tubo em U, o professor e os alunos também precisarão de:
Materiais e reagentes:
- Água;
- Álcool;
- Conta-gotas;
- Corantes alimentícios de duas cores diferentes;
- Copos ou béqueres;
- Suporte universal (para prender o tubo em U).
Procedimento experimental:
Primeiro você pode fazer um teste interessante com os alunos que os deixará com a “pulga atrás da orelha” por assim dizer. Para tal, faça o seguinte:
1- Coloque a mesma quantidade de água e álcool em dois béqueres separados;
2- Acrescente algumas gotas do mesmo corante na água e no álcool, de modo que eles fiquem com a mesma cor;
3- Adicione no tubo em U a água com o corante;
4- Agora adicione no tubo em U o álcool com o corante, mas de forma bem lenta, de preferência através de um conta-gotas.
Os alunos observarão que o nível dos líquidos dentro do tubo em U não ficará igual dos dois lados, como mostra a figura a seguir:
Resultado observado na primeira parte do experimento
O professor pode até mesmo fazer essa primeira parte sem a presença dos alunos e pedir para eles explicarem o que está acontecendo. Por que os líquidos não estão no mesmo nível como deveriam estar?
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
Para explicar o que acontece, faça a segunda parte do experimento, seguindo os mesmos passos da primeira parte, com apenas uma diferença: adicionar corantes de cores diferentes na água e no álcool.
Digamos que os alunos tenham colocado um corante vermelho na água e um corante verde no álcool. O resultado que eles deverão observar ficará semelhante a este:
Resultado de experimento sobre densidade através do tubo em U
Peça novamente que os alunos expliquem o que aconteceu.
Resultados e Discussão:
Os níveis dos dois lados do tubo em U ficam diferentes porque os valores das densidades da água e do álcool são distintos, sendo 1,0 g/mL e 0,79 g/mL, respectivamente.
Conforme dito no início deste artigo, o tubo em U funciona como uma espécie de balança. Assim, se traçarmos uma linha imaginária como a mostrada a seguir, teremos o seguinte: os dois líquidos que estão acima da linha possuem a mesma massa, mas o volume do álcool é maior.
Isso está em conformidade com o conceito de densidade, que é a relação entre a massa de um material e o volume por ele ocupado: d = m/V. Assim, se a massa de dois líquidos é igual, mas o volume de um é maior, a sua densidade é menor:
↓d = m
V↑
É o que acontece com o álcool: a sua densidade é menor que a da água, mas o seu volume é maior para uma mesma massa, por isso a sua altura no tubo fica maior:
