DETERMINAZIONE DELLA DENSITÀ DI LIQUIDI


È una delle analisi più comuni soprattutto a scopo didattico nelle discipline di scienze, fisica e chimica.
Una misura in termini scientifici ha valore solo se accompagnata da una incertezza. Questa può essere la sensibilità dello strumento per una misura effettuata direttamente con uno strumento. Oppure un calcolo nel caso di una grandezza derivata da un calcolo.
La densità viene misurata anche a livello industriale in associazione alle caratteristiche di determinati miscugli liquidi (soluzioni, emulsioni) che talvolta risultano direttamente correlati alla densità.
Esistono degli strumenti rapidi chiamati densimetri che permettono di misurare la densità di soluzioni ben determinate (per esempio acqua e zucchero, acqua e alcool) ma sebbene veloci, forniscono una misura approssimativa, tanto che molti alimenti possono essere adulterati senza che si registrino variazioni significative con tale analisi.
Prerequisiti.
La determinazione della densità viene eseguita come ricordato su molti prodotti commerciali, allo scopo di determinarne la composizione approssimativa o, nel caso si conosca già la composizione, determinarne il grado di purezza.
Procedimento.
Per misurare la densità di un liquido con un cilindro si procede con i seguenti passaggi:

0) Operare su vetreria pulita e quanto più possibile asciutta.

1) Pesare la massa del cilindro vuoto o tara (registrare la sensibilità della bilancia)
mtara ± Δmtara

2) Riempire con un volume di liquido determinato (registrare la sensibilità del cilindro), attenzione alla fase di lettura, in caso di dubbio chiamare il docente o chiedere aiuto con il compagno di banco.
V ± ΔV

3) Pesare la massa del cilindro con il liquido o massa lorda (registrare la sensibilità della bilancia).
mlordo ± Δmlordo

4) Per calcolare la massa di liquido netta procedere con la sottrazione massa lorda (minuendo) meno tara (sottraendo)
m = mnetta = mlorda - mtara
±Δm = ±Δmnetta = ± (Δmlorda + Δmtara)

5) Per calcolare la densità di liquido procedere con la divisione

d = m / V
ma bisogna calcolare anche l'incertezza associata con l'operazione seguente (ovvero somma degli errori relativi su massa e volume del liquido).
±Δd = (Δmnetta / mnetta + ΔV / V ) * d

o più semplicemente
±Δd = (Δm / m + ΔV / V ) * d
Il risultato finale sarà quindi espresso come d ± Δd
Esempio.
Supponiamo di aver misurato massa e volume di alcool etilico puro ssu una semplice bilancia di sensibilità Δm = ± 1 g e su un comune cilindro di sensibilità ΔV = ± 0,5 mL avendo ottenuto le seguenti misure:
1) massatara = 37 ± 1 g
2) volume     = 17,5 ± 0,5 mL
3) massalordo = 52 ± 1 g     quindi
4) massanetta = 15 g ± 2 g
5) densità calcolata = 0,8571428... g/mL
    incertezza sulla densità calcolata Δd = 0,13887755... g/mL che si approssima sempre per eccesso a
    incertezza sulla densità Δd = 0,14 g/mL.     Ne segue che
    la densità si approssima a d = 0,86 g/mL.

Risultato densità dell'alcool etilico = 0,86 ± 0,14 g/mL
ossia compresa tra 0,72 g/mL e 1,00 g/mL.

Che risulta in accordo con la densità trovata nelle tavole e nelle enciclopedie di 0,789 g/mL.