Massa: conceito, propriedades, exemplos, cálculo - Ciência - 2023

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o massa É uma propriedade física que indica a quantidade de matéria que um corpo ou partícula possui. Graças a ela podemos interagir com nosso meio ambiente, e por mais pequenos ou insignificantes que os átomos ou partículas possam parecer, a coesão entre eles multiplica seus efeitos até se tornarem tangíveis.

Todos os objetos têm uma massa associada; alguns são leves ou sem peso, enquanto outros são maciços ou massivos. Fisicamente, a massa guarda muitos segredos, bem como numerosas e interligadas definições. Por outro lado, quimicamente é apenas uma medida a ter em conta na realização de sínteses industriais ou em análises gravimétricas.

Da mesma forma, o modo e as fórmulas utilizadas para calcular a massa variam em função do fenômeno considerado (gravitacional, eletromagnético, inércia, quântico, etc.); mas no final, seu valor será sempre o mesmo, pois é uma constante em qualquer ponto do Universo (a menos que no processo uma parte seja transformada em energia).

Elétrons, prótons, nêutrons, átomos, moléculas, planetas, estrelas e galáxias têm um valor de massa composto de vários tipos de matéria. Onde e como se originou são questões às quais a física se dedica constantemente a investigar suas respostas.

Conceito

Químico

Quimicamente, massa é a quantidade de matéria que uma determinada substância ou composto possui. Não tem mais relevância do que concentração ou reconhecimento molecular no que diz respeito a reações catalíticas ou no desenvolvimento de materiais mesoporosos; mas sim no desempenho destes, as interações intermoleculares e suas propriedades físicas. Em um laboratório, a massa é medida com uma escala ou balança.

Fisica

Embora fisicamente o conceito seja, em princípio, o mesmo, o padrão de massa apresenta características notáveis em todas as suas leis. Por exemplo, sua definição de acordo com a segunda lei de Newton, consiste na resistência a que um corpo se opõe a sofrer uma aceleração sob a ação de uma força.

Quanto mais massivo e "pesado" for esse objeto ou corpo (uma baleia), mais difícil será acelerá-lo em uma direção no espaço. O oposto acontece com corpos leves (um portfólio).

Além disso, a massa é entendida como a medida de quanto um corpo interage com um campo gravitacional e quanto aquele pode deformar este. É aí que entra o que é conhecido por peso, a diferença de peso do mesmo objeto em vários planetas ou regiões do Cosmos.

A massa também é o resultado, mais atualmente, das interações ou afinidades que as partículas experimentam pelo campo de Higgs que circunda todo o Universo.

Propriedades da massa

A massa é uma propriedade extensa, pois depende da quantidade de matéria, que se expressa em unidades de gramas (g) ou quilogramas (kg). É constante, desde que não se aproxime da velocidade da luz, então não importa quão grande seja o campo (gravitacional, eletrônico, magnético, etc.) que você experimente com ele.

Além disso, é uma grandeza escalar e uma das sete grandezas fundamentais. A massa permite que a matéria exista como tal e exiba todas as suas características estudadas por análises físicas ou químicas.

A menor massa conhecida no que diz respeito à química é a do elétron (9.110^-31 kg). Todos os átomos, devido à sua massa muito pequena, são preferidos para serem expressos em termos de unidades de massa atômica (amu), cujos valores numéricos são iguais a gramas usando o conceito de número de Avogadro e moles.

As propriedades da massa na química não escapam ao convencional; enquanto na física, os núcleos atômicos da matéria podem se decompor liberando quantidades abismais de energia, o que leva à desobediência à lei de conservação da massa.

Fórmula de massa e como ela é calculada

Fisicamente

Dependendo do sistema e das leis que os regem, a massa pode ser calculada a partir de diferentes fórmulas. Por exemplo, no que diz respeito à física newtoniana, a massa é calculada medindo a aceleração que um corpo adquire sob uma força mensurável:

m = F / a

Conhecer o peso e a aceleração gerada pela gravidade:

m = W / g

Ou a energia cinética do objeto:

m = 2E_c/v²

Outra alternativa é simplesmente saber a densidade do objeto, bem como seu volume:

m = dV

Assim, a massa de um corpo é facilmente calculada multiplicando-se sua densidade pelo seu volume, caso não possa ser colocada em uma escala.

Quimicamente

No que diz respeito à química, as massas são sempre determinadas usando uma balança antes ou depois dos experimentos; mesmo quando não são essencialmente gravimétricos.

No entanto, é bastante comum calcular quanto de um reagente deve ser pesado na balança para se obter uma certa quantidade de moles ou uma concentração deste, uma vez dissolvido em um solvente. Nós temos:

M = m / n

Onde M é a massa molar, m a massa da espécie, e n o número de moles. Mas também se sabe que a molaridade é:

c = n / V

Como é conhecido o volume V da solução a ser preparada, bem como sua concentração c, calcula-se n e substituído na fórmula da massa molar para obter a massa do reagente a ser pesado.

Exemplos

Massa de titânio

Existe uma amostra de titânio com volume de 23.000 cm³. Sabendo que sua densidade é de 4,506 g / cm³, calcule a massa desta amostra.

A fórmula para densidade é:

d = m / V

Resolvendo para a massa temos:

m = dV

Portanto, você só precisa calcular substituindo as variáveis pelos valores fornecidos:

m = (4,506 g / cm³) (23.000 cm³)

= 103.638 g ou 103,64 kg

Massa de dicromato de potássio

Você deseja preparar 250 mL de uma solução de dicromato de potássio, K₂Cr₂OU₇, com uma concentração de 0,63 M (mol / L). Calcule quanto de K₂Cr₂OU₇deve ser pesado na balança. A massa molar de K₂Cr₂OU₇é 294,185 g / mol.

Da fórmula

c = n / V

Nós removemos as manchas:

n = c V

= (0,63 M) (0,250 L)

= 0,1575 moles K₂Cr₂OU₇

Conhecer os moles que devem estar nesses 250 mililitros de solução, usando a massa molar de K₂Cr₂OU₇quanta massa corresponde a esta quantidade de matéria é determinada:

M = m / n

m = Mn

= (294,185 g / mol) (0,1575 mol K₂Cr₂OU₇)

= 46,3341 g

Portanto, 46,3341 gramas de K são pesados na balança₂Cr₂OU₇, são dissolvidos e transferidos em seus respectivos solventes para um balão de 250 mL para finalmente encher com água.

Massa dos planetas do sistema solar

Mercúrio (planeta): 3,302 x 10ˆ23 kg.
Vênus (planeta): 4,8685 x 10ˆ24 kg.
Terra (planeta): 5,9736 x 10ˆ24 kg.
Marte (planeta): 6,4185 x 10ˆ23 kg.
Júpiter (planeta): 1,899 x 10ˆ27 kg.
Saturno (planeta): 5,6846 x 10ˆ26 kg.
Urano (planeta): 8,6832 x 10ˆ25 kg.
Netuno (planeta): 1,0243 x 10ˆ26 kg.
Plutão (planeta anão): 1.305 +/- 0,0007 x 10ˆ22 kg.

Massa de alguns satélites do sistema solar

Lua: 7,349 x 10ˆ22 kg.
Ganimedes: 1.482 x 10ˆ23 kg.
Io: 8,94 x 10ˆ22 kg.
Europa (satélite de Júpiter): 4,80 x 10ˆ22 kg.
Titã: 1,345 x 10ˆ23 kg.
Reia: 2,3166 x 10-21 kg.
Iápeto: 1,9739 x 10ˆ21 kg.
Hyperion: 1,08 x 10ˆ19 kg.
Encaladus: 1,08 x 10ˆ20 kg.
Mimas: 3,752 x 10ˆ19 kg.
Ariel: 1,35 x 10ˆ21 kg.
Titânia: 3.526 x 10ˆ21 kg.
Oberon: 3,014 x 10ˆ21 kg.

Massa de ternos

Fato de mergulhador: cerca de 20 kg.
Fato de bombeiro: entre 10 kg e 25 kg.
Fato de astronauta: 130 kg.

Massa de ferramentas de marcenaria

Martelo: entre 600 gr e 2 kg.
Lima: 100 gr.
Serra manual: entre 500 gr e 1 kg.
Alicate: 500 gr.

Massa da bola

Bola de andebol: 450 gr.
Bola de voleibol: 275 gr.
Bola de basquete: 600 gr.
Bola de futebol: 400 gr.

Massa de algumas obras arquitetônicas

Pirâmide de Quéops: 5750000 toneladas.
Torre Inclinada de Pisa: 14.700 toneladas.
Torre Eiffel: 7300 toneladas.
Estátua da Liberdade: 225 toneladas.

Massa média de seres humanos

Bebês recém-nascidos: 3, 4 kg.
Criança de 5 anos: 18 kg.
Menina de 5 anos: 17 kg.
Menino de 15 anos: 47 kg.
Menina de 15 anos: 45 kg.
Homem de 30 anos: 73 kg.
Mulher de 30 anos: 58 kg.

Massa média de instrumentos musicais

Guitarra acústica: 2,5 kg.
Guitarra elétrica: 3 kg.
Violino: entre 440 gr e 500 gr.
Violincello: entre 4 kg e 8 kg
Piano de cauda: entre 400 kg e 650 kg.
Piano de cauda: entre 220 kg e 350 kg.

Massa média de dispositivos eletrônicos

Câmera (não profissional): entre 150 gr e 250 gr.
Célula: 100 gr.
Microondas: 16 kg.
Laptop: entre 1,5 kg e 3 kg.
Televisão: entre 12 kg e 30 kg.
Máquina de lavar: entre 70 kg e 100 kg.

Massa média do meio de transporte

Ônibus: entre 11.400 kg e 18100 kg.
Automóvel: entre 1000 kg e 1300 kg.
Avião: 178.750 kg (vazio) e 397.000 kg (cheio)
Bicicleta: entre 6 kg e 7 kg.
Motocicleta: entre 80 kg e 93 kg.
Skateboard: entre 900 gr e 1.500 kg.
Trem: entre 40 e 100 toneladas.

Massa média das roupas

Camiseta: 180 gr.
Jeans: entre 450 gr e 550 gr.
Suéter: 350 gr.
Sapatos sociais: entre 1 kg e 1,3 kg
Chinelos: 250 gr.
Botas curtas: 400 gr.
Botas de couro: 1.500 gr.
Cinto: 60 gr.
Meias: 10 gr.
Saco de lã: 600gr.
Casaco de inverno: 800 gr.
Pulôver: 500 gr.
Leggings: 300 gr.

Massa média de algumas frutas

Limão: 40 gr.
Manga: 200 gr.
Laranja: 125 gr.
Pêssego: 100 gr.
Banana: 150 gr.
Maçã: 180 gr.
Pêra: 180 gr.
Tomate: 150 gr.

Massa média de alguns vegetais

Cenoura: 80 gr.
Beterraba: 60 gr.
Batata: 150 gr.
Cebola: 100 gr.

Massa média de alguns cães

Bulldog: entre 18 kg e 25 kg.
Caniche: 15 kg.
Pug Carlino: entre 6,3 kg e 10,5 kg.
Cocker espanhol: entre 12 kg e 16 kg.
Dálmata: entre 16 kg e 32 kg.
Pastor Alemão: entre 22 kg e 40 kg.
Lobo siberiano: entre 16 kg e 27 kg.
Chihuahua: entre 1,5 e 3 kg.

Coelho adulto: entre 1,1 kg e 2,5 kg.
Galinha adulta: entre 3,4 kg e 3,9 kg.
Gato adulto: entre 3,6 kg e 4,5 kg.
Iguana comum: 4 kg.
Periquito australiano: 40 gr.
Papagaio cinzento: 410 gr.
Arara: entre 1,2 kg e 1,7 kg.
Hamster: entre 20 gr e 45 gr.
Cascavel: entre 4 kg e 10 kg.
Tartaruga marinha: 160 kg.
Vaca: 720 kg.

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Serway & Jewett. (2009). Física: para ciência e engenharia com Física Moderna. Volume 2. (Sétima edição). Cengage Learning.
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Samantha Ma. (18 de setembro de 2019). Propriedades da matéria. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
Nathaly Amaya. (2019). A massa e suas propriedades. Recuperado de: goconqr.com