Determinação Do Equivalente Em Água de Um Calorímetro - Físico-química Experimental

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM

Instituto de Ciências Exatas - ICE Instituto de Ciências Exatas - ICE Departamento de Química - DQ Departamento de Química - DQ

1º RELATÓRIO

1º RELATÓRIO DE FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL

DE FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL

MANAUS - AM MANAUS - AM 05 DE MAIO DE 2015 05 DE MAIO DE 2015

(2)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM

Instituto de Ciências Exatas - ICE Instituto de Ciências Exatas - ICE Departamento de Química - DQ Departamento de Química - DQ

DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE

DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO

UM CALORÍMETRO

ALUNOS:

ALUNOS: AYRTON LUCAS TELES AYRTON LUCAS TELES 2120164621201646 JOSIANA

JOSIANA MOREIRA MOREIRA MAR MAR 2120653521206535 LUANA

LUANA LEÃO LEÃO 2120143421201434 WAGNER

WAGNER MOREIRA MOREIRA 2120367321203673

MANAUS - AM MANAUS - AM 05 DE MAIO DE 2015 05 DE MAIO DE 2015

(3)

DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO

RESUMO

O equivalente em água de um calorímetro foi determinado a partir da média e desvio padrão calculados, onde pode-se medir a variação das temperaturas da água quente e fria em função da variação de tempo e também do volume adicionado ao calorímetro. Calculou-se então os valores dos equivalentes em água do calorímetro, onde nota-se que há pequenas variações do equivalente quando há variação de tem-peratura e volume no calorímetro. Calculando-se o valor médio total de todas os pro-cedimentos, obteve-se o equivalente em água (C) do calorímetro de 63,96

.℃

−_,

com um desvio médio total de±4,60, acima dos valores padrões adotados nos frascos de Dewar comercialmente, 20,00

.℃

−_{, essa diferença de valores pode ser}

des-crita devido a eventuais erros durante o processo.

INTRODUÇÃO

Calorímetros são definidos como aparelhos para medir variações de energia em situações onde a temperatura desempenha um papel primordial. (SIMONI; JORGE 1990)

Os calorímetros são uma família de importantes instrumentos destinados a me-dir variações de energia onde a temperatura desempenha um papel de destaque. Os calorímetros, de um modo geral, são formados por três partes básicas: vaso calorimé-trico, ambiente e a parede. (CHAGAS, 1999)

A medida direta dos calores envolvidos nas reações químicas é uma parte da calorimetria a qual não é muito valorizada uma vez que muitas destas reações ocor-rem sob condições que estão fora do alcance das medidas calorimétricas diretas. (WOLF, 2011)

O calor especifico é a capacidade calorifica por unidade de massa. O calor é conservado e flui da substância mais quente para a mais fria até que suas temperatu-ras se igualem. (MOORE, 1976)

Uma grande capacidade calorifica significa que uma dada quantidade de calor produz um pequeno aumento de temperatura. Uma pequena capacidade calorifica

(4)

significa que mesmo uma pequena quantidade de energia transferida na forma de calor produz um grande aumento de temperatura. (ATKINS, 2012).

Torna-se essencial distinguir a capacidade calorífica no interior de um determi-nado calorímetro, possibilitando assim o cálculo da quantidade de calor que vem a ser absorvido ou liberado durante a reação. Tal conceito, de acordo com Russel, 1994, fundamenta-se na quantidade de calor essencial para aumentar a temperatura do sis-tema de 1ºC.

A determinação da capacidade calorífica de um calorímetro é realizada usando-se água, desta forma tal experimento tem como objetivo verificar a r eprodutibilidade e os erros experimentais na determinação do equivalente em água de um calorímetro.

Equivalente em água de um corpo é a massa de água que tem a mesma capa-cidade térmica do corpo, ou seja, é a massa de água que recebendo a mesma quan-tidade de calor fornecido ao corpo sofre a mesma elevação de temperatura que ele. Para sua determinação, utiliza-se o “Princípio das trocas de calor” (sem energizar o

calorímetro), partindo de duas massas de água destiladas iguais, uma com tempera-tura aproximada de 10ºC abaixo da temperatempera-tura ambiente e a outra com temperatempera-tura 10ºC acima da temperatura ambiente. (DANO, 1985).

Pelo princípio da conservação de energia, o calor cedido pela água quente deve ser igual ao calor recebido pela água fria e pelo calorímetro. Para uma mistura, pode-se aplicar a pode-seguinte equação:



___

. 

___

.∆

_

 =  .  ∆ 

_

 + 

___

. 

___

.∆

_



(1) onde

_

___se refere as massas de água quente (q) e fria (f),

_

___é o calor es-pecífico da água na temperatura adequada, C é o equivalente em água do calorímetro,

∆





e

∆





são as variações de temperatura da água quente e fria (em módulo),

respectivamente, e

_∆

_

_{ =  }

_{í}

_{ }

_{ }

_

e

_∆

_

_{ =  }

_{í}

_{ }

_{ }

_

. O objetivo deste experimento é verificar a reprodutibilidade e os erros experi-mentais na determinação do equivalente em água de um calorímetro e compará-lo com o valor de um recipiente adiabático, onde o sistema está isolado e não transfere calor para o meio ambiente, apresentado na literatura como um recipiente adiabático.

(5)

PARTE EXPERIMENTAL

 Material e Reagentes

- Calorímetro composto por frasco de Dewar; - Termômetro;

- Provetas de 100 e 250 ml. - Béquer 100 ml

- Chapa aquecedora

 Procedimento Experimental

(a) Determinação do equivalente em água do calorímetro

- Colocou-se no calorímetro 50 mL de água destilada na temperatura ambiente. Agitou-se moderadamente, logo após iniciou-se o registro da temperatura do sistema a cada 20 segundos até que a temperatura se mantivesse constante. Com uma proveta previamente aquecida tomou-se uma amostra de 50 mL de água destilada aquecida e de temperatura conhecida, cerca de aproximada-mente 10°C acima da temperatura ambiente. Adicionou-se rapidaaproximada-mente amos-tra de água morna no calorímetro. Agitou-se essa mistura e consequentemente anotou-se as temperaturas a cada 10 segundos, até que se mantivesse cons-tante.

(b) Avaliação do erro (variação do volume)

- Repetiu-se o procedimento (a) variando a quantidade de água destilada com volume de 100 mL de água destilada na temperatura ambiente e 100 mL de água destilada aquecida.

(c) Avaliação do erro (variação da temperatura)

- Repetiu-se os procedimentos (a) e (b) adicionando água destilada aquecida com cerca de 20°C acima da temperatura ambiente, com as quantidades de

(6)

água: 50 mL de água destilada na temperatura ambiente e 50 mL de água des-tilada aquecida. 100 mL de água desdes-tilada na temperatura ambiente e 100 mL de água destilada aquecida.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Segundo Lavoisier, a substância do calor deveria ser um “fluido sutil” que ele

chamou de calórico. De acordo com a teoria, a quantidade de calórico no universo teria de ser conservada. Em particular, a quantidade total de calórico em um sistema isolado termicamente de sua vizinhança também deveria se conservar. A transferên-cia de calor, de um corpo mais quente (que possuía mais calórico) para um mais frio, poderia ser tranquilamente entendida como o fluxo de calórico.

Os valores dos equivalentes de água para os volumes de 50 e 100ml, e para a variação de 10ºC e 20ºC acima da temperatura ambiente foram tabelados, onde en-contra-se no corpo deste relatório. Observou-se o calor recebido pela água fria, e o calor cedido pela água quente, e consequentemente, a temperatura em equilíbrio das soluções, e utilizando-se da equação (1), encontrou-se o valor correspondente para aquele volume e temperatura. Pode-se então plotar os gráficos da variação de tempo em função das temperaturas para cada mistura.

Por fim, determinou-se o valor médio das temperaturas de água fria e quente, dos equivalentes em água no calorímetro, e seus respectivos desvios-padrões através de suas duplicatas.

 Resultado do Equivalente (C) para 50 ml de água a 10º C acima da temperatura

ambiente

Os valores da variação da temperatura em razão do tempo para o volume de água de 50mL com cerca de 10 ºC acima da temperatura analisada estão listados nas tabelas 1 e 2.

(7)

Tabela 1 - Variação da temperatura em função do tempo durante a determinação do equivalente em água para volume de água de 50mL, medida 01.

Legenda: (Tf ) Temperatura fria, (Tq) Temperatura quente

A partir dos dados coletados na 1ª medida obteve-se a curva tempo em função da variação da temperatura, montou-se o gráfico (Figura 1) para melhor visualização e análise.

Figura 1. Variação da temperatura em função do tempo para o volume de água de 50mL cerca de 10ºC acima da temperatura ambiente.

t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 27,30 36,00 10 27,20 34,50 20 27,10 34,00 30 26,90 33,10 40 26,70 32,10 50 26,60 30,70 60 26,50 30,20 70 26,50 30,00 80 26,40 29,50 90 26,40 29,50 100 26,30 29,40 110 26,30 29,30 120 26,30 29,30 Média 26,65 31,35 Desvio-padrão ± 0,36 ± 2,32 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo/ s ∆T

(8)

A variação total de temperatura da água fria (26,30 ºC) e da água quente (36,00ºC) é de

∆ = 9,70°

, aproximadamente o valor da alteração solicitado.

Pode-se analisar a partir deste experimento onde a água fria (Tf ) após ser

intro-duzida no calorímetro, com uma temperatura inicial de 27,30 ºC, possui um pequeno declínio de temperatura, até a temperatura permanecer constante em 26,30 ºC a partir de 100 segundos,

∆

_′

= 1,00°

.

Após a introdução da água quente (Tq) no calorímetro com temperatura de 36,00

ºC, cerca de 9,70 ºC acima da temperatura da água fria, observa-se um súbito aumento de temperatura da mistura (Tf+ Tq), onde ao decorrer do tempo começa a decair, até o

ponto onde apresenta uma temperatura em equilíbrio no valor de 29,30 ºC a partir de 240 segundos (110 segundos após inserida no calorímetro),

∆

_′

_{= 6,70°}

_.

Conforme o cálculo teórico (Equação I), calculou-se do equivalente da água na mistura:



___

. 

___

.∆

_

 =  . ∆

_

 + 

___

. 

___

.∆

_



50 . (1 .−_{. °}−_{) . |29,30°  36,0°| =  . |29,30℃  26,30℃| + 50. (1 . }−_{. °}−_{) |29,30℃  26,30℃|}

 = {[50. (1 .−. °−) |29,30℃  36,0℃|]  [50 . (1 ._{|29,30℃  26,30℃|} −. °−) . |29,30°  26,30°|]}

 = ,  . ℃

−

t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 27,60 35,50 10 27,20 34,30 20 27,20 33,30 30 27,00 32,40 40 26,80 31,80 50 26,70 31,20 60 26,50 30,70 70 26,40 30,50 80 26,40 30,10 90 26,20 29,40 100 26,10 29,20

(9)

Figura 2. Variação da temperatura em função do tempo para o volume de água de 50mL cerca de 10ºC acima da temperatura ambiente, medida 2.

A variação total de temperatura da água fria (26,10 ºC) e da água quente (35,50 ºC) é de

_{∆ = 9,40°}

_∆

_′

_{= 1,50°}

.

110 26,10 29,10 120 26,10 29,10 Média 26,64 31,28 Desvio-Padrão ± 0,49 ± 2,09 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo/ s ∆T

(10)

_∆

_′

_{= 6,40°}

.



___

. 

___

.∆

_

 =  . ∆

_

 + 

___

. 

___

.∆

_



50 . (1 . −_{. °}−_{) . |29,10°  35,5°| =  . |29,10℃  26,10℃| + 50. (1 .}−_{. °}−_{) |29,10℃  26,10℃|}  = {[50. (1 .−. °−) |29,10℃  35,5℃|]  [50 . (1 .−. °−) . |29,10°  26,10°|]} |29,10℃  26,10℃|

 = ,  . ℃

−

Analisando os dois gráficos juntamente, pode-se nota certa proximidade nos valores, Figura 3.

Figura 3. Variação da temperatura em função do tempo para o volume de água de 50mL cerca de 10ºC acima da temperatura ambiente, medida 1 e 2.

Calculando a média dos equivalentes em água no calorímetro e o desvio-pa-drão do mesmo, temos:

24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s 2ª medida 1ª medida

(11)

Tabela 3 - Variação da temperatura em função do tempo durante a determinação do equivalente em água para volume de água de 50mL, medida 01 e 02.

 Resultado do Equivalente (C) para 100 ml de água a 10º C acima da

tempera-tura ambiente

Medida Equivalente em água/ .℃− 1 61,67 2 56,67 Média 59,17 Desvio-Padrão ± 3,54 t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 24,40 33,00 10 24,10 31,80 20 23,90 30,30 30 23,90 29,60 40 23,70 28,80 50 23,30 27,80 60 22,90 27,50 70 22,80 26,90 80 22,80 26,70 90 22,70 26,60 100 22,60 26,50 110 22,30 26,30 120 22,30 26,30 Média 23,21 28,32 Desvio-padrão ±0,71 ±2,23

(12)

∆ = 10,70°

_∆

_′

_{= 2,10°}

.

_∆

_′

_{= 6,70°}

.

Conforme o cálculo teórico (Equação I), calculou-se do equivalente da água na mistura: 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s ∆T

(13)



___

. 



.∆



 =  . ∆



 + 





_{. }



.∆





100 . (1 .−_{. °}−_{) . |26,30°  33,0°| =  . |26,30℃  22,30℃| + 100.(1 .}−_{. °}−_{) |26,30℃  22,30℃|}

 = ,  . ℃

−

A partir dos dados coletados na 2ª medida obteve-se a curva tempo em função da variação da temperatura, montou-se o gráfico (Figura 5) para melhor visualização e análise t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 24,50 33,00 10 24,30 32,10 20 24,00 31,00 30 23,80 29,80 40 23,70 29,10 50 23,50 28,60 60 23,50 28,30 70 23,40 27,80 80 23,30 27,30 90 23,30 27,00 100 23,10 26,90 110 23,00 26,70 120 23,00 26,70 Média 23,57 28,79 Desvio-Padrão ±0,48 ±2,11

(14)

∆ = 10,00°

, o valor da alteração solicitado.

Pode-se analisar a partir deste experimento onde a água fria (Tf ) após ser introduzida no

calorímetro, com uma temperatura inicial de 24,50 ºC, possui um pequeno declínio de tempe-ratura, até a temperatura permanecer constante em 23,00 ºC a partir de 110 segundos,

_∆

_′

₌

0,73°

.

Após a introdução da água quente (Tq) no calorímetro com temperatura de 33,00 ºC,

cerca de 10,00 ºC acima da temperatura da água fria, observa-se um súbito aumento de tem-peratura da mistura (Tf+ Tq), onde ao decorrer do tempo começa a decair, até o ponto onde

apresenta uma temperatura em equilíbrio no valor de 26,70 ºC a partir de 240 segundos (110 segundos após inserida no calorímetro),

_∆

_′

_{= 6,30°}

.



___

. 



.∆



 =  . ∆



 + 

 

_{. }



.∆





50 . (1 .−_{. °}−_{) . |26,70°  33,00°| =  . |26,70℃  23,00℃| + 50. (1 .}−_{. °}−_{) |26,70℃  23,00℃|}

 = ,  . ℃

− 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s ∆T

(15)

Calculando a média dos equivalentes em água no calorímetro e o desvio-padrão do mesmo, temos:

21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s 2ª medida 1ª medida

Medida Equivalente em água/ .℃−

1 67,50

2 70,27

Média 68,89

(16)

 Resultado do Equivalente (C) para 50 ml de água a 20º C acima da temperatura

ambiente

A partir dos dados coletados na 1ª medida obteve-se a curva tempo em função da variação da temperatura, montou-se o gráfico (Figura 7) para melhor visualização e análise. t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 27,50 46,00 10 26,80 43,30 20 26,60 40,30 30 26,50 38,30 40 26,40 36,40 50 26,20 35,60 60 26,00 34,50 70 25,90 33,40 80 25,60 32,60 90 25,40 32,00 100 25,20 31,60 110 25,00 31,40 120 25,00 31,40 Média 26,01 35,91 Desvio-padrão ±0,76 ±4,79

(17)

_{∆ = 21,°}

_∆

_′

_{= 2,50°}

.

Após a introdução da água quente (Tq) no calorímetro com temperatura de

46,00ºC, cerca de 21,00 ºC acima da temperatura da água fria, observa-se um súbito aumento de temperatura da mistura (Tf+ Tq), onde ao decorrer do tempo começa a

de-cair, até o ponto onde apresenta uma temperatura em equilíbrio no valor de 31,40 ºC a partir de 230 segundos (100 segundos após inserida no calorímetro),

_∆

_′

_{= 14,60°}

_.

Conforme o cálculo teórico (Equação I), calculou-se do equivalente da água na mistura: 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s ∆T

(18)



___

. 



.∆



 =  . ∆



 + 





_{. }



.∆





50 . (1 .−. °−) . |31,40°  46,0°| =  . |31,40℃  25,0℃| + 50. (1 .−_{. °}−_{) |31,40℃  25,0℃|}

 = ,  . ℃

−

A partir dos dados coletados na 2ª medida obteve-se a curva tempo em função da variação da temperatura, montou-se o gráfico (Figura 08) para melhor visualização e análise t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 27,10 45,50 10 26,50 43,80 20 26,50 41,90 30 26,20 40,90 40 26,10 39,20 50 25,80 38,00 60 25,50 36,80 70 25,30 35,00 80 25,10 33,20 90 25,10 32,00 100 25,10 31,80 110 25,10 31,50 120 25,10 31,50 Média 25,73 37,01 Desvio-Padrão ±0,69 ±4,95

(19)

_{∆ = 20,40°}

, próximo ao valor da alteração solicitado.

_∆

_′

_{= 2,00°}

.

ºC, 20,40 ºC acima da temperatura da água fria, observa-se um súbito aumento de tem-peratura da mistura (Tf+ Tq), onde ao decorrer do tempo começa a decair, até o ponto

onde apresenta uma temperatura em equilíbrio no valor de 31,50 ºC a partir de 240 segun-dos (1b10 segunsegun-dos após inserida no calorímetro),

_∆

_′

_{= 14,00°}

.

Conforme o cálculo teórico (Equação I), calculou-se do equivalente da água na mistura: 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s ∆T

(20)



___

. 



.∆



 =  . ∆



 + 





_{. }



.∆





50 . (1 .−_{. °}−_{) . |31,50°  45,50°| =  . |31,50℃  25,10℃| + 50.(1 .}−_{. °}−_{) |31,50℃  25,10℃|}

 = ,  . ℃

−

Medida Equivalente em água/ .℃− 1 64,06 2 59,38 Média 61,72 Desvio-Padrão ±3,31 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s 2ª medida 1ª medida

(21)

 Resultado do Equivalente (C) para 100 ml de água a 20º C acima da

tempera-tura ambiente

A partir dos dados coletados na 1ª medida obteve-se a curva tempo em função da variação da temperatura, montou-se o gráfico (Figura 10) para melhor visualização e análise. t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 26,00 44,50 10 25,80 42,80 20 25,40 41,20 30 25,10 39,50 40 24,70 38,60 50 24,60 36,30 60 24,30 34,80 70 24,10 33,70 80 24,00 32,50 90 23,90 31,90 100 23,90 31,70 110 23,90 31,70 120 23,90 31,70 Média 24,58 36,22 Desvio-padrão ±0,76 ±4,61

(22)

_{∆ = 20,60, °}

_∆

_′

_{= 2,10°}

.

Após a introdução da água quente (Tq) no calorímetro com temperatura de

44,50ºC, cerca de 20,60 ºC acima da temperatura da água fria, observa-se um súbito aumento de temperatura da mistura (Tf+ Tq), onde ao decorrer do tempo começa a

de-cair, até o ponto onde apresenta uma temperatura em equilíbrio no valor de 31,70 ºC a partir de 230 segundos (100 segundos após inserida no calorímetro),

_∆

_′

_{= 12,80°}

_.



___

. 

___

.∆

_

 =  . ∆

_

 + 

___

. 

___

.∆

_



100 . (1 .−_{. °}−_{) . |31,70°  44,50°| =  . |31,70℃  23,90℃| + 100. (1 . }−_{. °}−_{) |31,70℃  23,90℃|}

 = ,  . ℃

− 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s ∆T

(23)

A partir dos dados coletados na 2ª medida obteve-se a curva tempo em função da variação da temperatura, montou-se o gráfico (Figura 11) para melhor visualização e análise

t (s) Tf/ o_C _Tq/ o_C 0 27,50 45,00 10 26,80 43,50 20 26,50 42,20 30 26,20 41,20 40 26,00 39,80 50 25,80 37,40 60 25,50 35,70 70 25,30 34,40 80 25,10 33,40 90 25,10 32,80 100 25,10 32,50 110 24,90 32,40 120 24,90 32,40 Média 25,75 37,13 Desvio-Padrão ±0,82 ±4,66 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s ∆T

(24)

_{∆ = 20,10°}

, próximo ao valor da alteração solicitado.

∆

_′

_{= 2,60°}

_.

ºC, 20,10 ºC acima da temperatura da água fria, observa-se um súbito aumento de tem-peratura da mistura (Tf+ Tq), onde ao decorrer do tempo começa a decair, até o ponto

onde apresenta uma temperatura em equilíbrio no valor de 32,40 ºC a partir de 240 segun-dos (110 segunsegun-dos após inserida no calorímetro),

∆

_′

_{= 12,60°}

_.



___

. 

___

.∆

_

 =  . ∆

_

 + 

___

. 

___

.∆

_



100 . (1 .−_{. °}−_{) . |32,40°  45,00°| =  . |32,40℃  24,90℃| + 50.(1 .}−_{. °}−_{) |32,40℃  24,90℃|}

 = ,  . ℃

−

22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 240,0 T e m p e r a t u r a / ⁰ C Tempo, s 2ª medida 1ª medida

(25)

Tabela 13 - Variação do equivalente em água do calorímetro em função do volume e temperatura da água. Equivalente em água 50 mL ±10º C (_{.℃}−) Equivalente em água 100 mL ±10º C (_{.℃}−) Equivalente em água 50 mL ±20º C (_{.℃}−) Equivalente em água 100 mL ±20º C (.℃−₎ Medida 1 61,67 67,50 64,06 64,10 Medida 2 56,67 70,27 59,38 68,00 Média 59,17 68,89 61,72 66,05 Desvio-padrão ±3,54 ±1,96 ±3,31 ±2,76

Calculando-se o valor médio total de todas os procedimentos, teremos o equi-valente em água (C) do calorímetro é de 63,96

_{.℃}

−_{, com um desvio médio total}

de ±4,60.

Teoricamente, o calor cedido pela água quente deveria ser igual ao calor rece-bido pela água fria. Exemplificando através de um dado obtido nesses experimento, te-mos que em 50 mL de água com acréscimo de 9,70ºC



á 

= 26,30 ℃



á 

= 36,00 ℃



á 

= 29,30 ℃

Pode-se dizer que houve um acréscimo de temperatura na água fria, ou seja, a

Medida Equivalente em água/ .℃−

1 64,10

2 68,00

Média 66,05

(26)

água fria recebeu calor da água quente, acréscimo de

_3,00℃

e na água fria cedeu res-pectivamente, perda de

6,70℃

.

No entanto, levando em consideração um calorímetro ideal, onde o sistema está isolado e não transfere calor para o meio ambiente, teríamos



_{á }

= 31,15 ℃

, onde os valores de perda e ganho de calor para a água quente e fria, respectivamente, seriam iguais a

_{4,85 ℃}

. Portanto, pode dizer que o calorímetro absorveu parte desse calor, ou seja,

1,85 ℃

foram absorvidos pelo calorímetro, ignorando os demais fatores envolvidos na absorção de calor durante o experimento. Conforme SERWAY (2008), todo material, por mais isolante térmico que seja é capaz de absorver calor durante o processo, ou seja, parte do calor cedido pela água quente foi absorvido pela frasco de Dewar.

Existem outros fatores que também podem ter influenciado na perda da ideali-dade. Dentre eles pode-se citar o tempo de transferência do líquido quente para o líquido frio, o tempo que o calorímetro permaneceu aberto ao receber a água quente, o tempo de uso do frasco de Dewar, estabilidade de temperatura da água quente levando em conta a temperatura ambiente influencia durante a transferência do líquido, erros na afe-rição das eventuais temperaturas. Para correção desses possíveis erros, seria necessá-ria maior rapidez no momento da adição da água quente, termômetros mais precisos e novos, frasco de Dewar em melhor estado.

CONCLUSÃO

A partir do que foi realizado e observado no calorímetro, determinou-se valores de equivalentes de água para situações em que o volume e a temperatura variavam conforme a variação do tempo e tirou-se a média e o desvio padrão dos valores obti-dos para analisar a capacidade calorífica do mesmo. O valor que se obteve está acima dos calorímetros vendidos atualmente pelas industrias, 20,00

.℃

−_{, cerca de}

con-dizente ao permitido aos fabricantes de calorímetros, ou seja, 63,96

.℃

−_{, com um}

desvio médio total de ±4,60, valor de equivalente abaixo do aceitável pelo padrões, esse valor pode ser justificado pelos eventuais erros descritos.

(27)

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ATKINS, Peter. Princípios de química: questionando a vida moderma e o meio ambi-ente. 5 ed. – Porto Alegre: Bookman, 2012.

CHAGAS, Aécio Pereira. Termodinâmica química: fundamentos métodos e aplica-ções. Editora da Unicamp. São Paulo, 1999.

DANO, Higino S., Física Experimental I e II, Caxias do Sul, Editora da Universidade de Caxias do Sul, 1985.

MOORE, Walter John. Físico – Química. Volume 1, 4ª edição Americana. São Paulo:

Blucher, 1976.

RUSSEL, J.B. Química Geral. 2ª ed, Trad. M. A. Brotto et al, São Paulo: Makron Books do Brasil Editora Ltda, 1994.

SERWAY, Raymond A; JR., John W. Jewett. Princípios de física: movimento ondula-tório e termodinâmica. São Paulo: Cengage Learning, 2008.

SIMONI, J.A.; JORGE, R.A. Química Nova, 13 (1990) 108-111.

WOLF, Lúcia Daniela et al. Construção de um calorímetro simples para determinação da entalpia de dissolução. Eclet. Quím. [online]. 2011, vol.36, n.2, pp. 69-83.