Transcript
Fundação Universidade Federal do Vale do São Francisco
Colegiado de Engenharia Agrícola e Ambiental
Experimento nº 10
Calorimetria
Thiago Silva Maia
Química Geral Prática
Turma AB
Docente: Fernanda Anjos
Juazeiro – Bahia
2009
Calorimetria
1 – Introdução
A calorimetria é a parte da física que estuda os fenômenos decorrentes da transferência dessa forma de energia chamada calor. Na natureza encontramos a energia em diversas formas. Uma delas, que é muito importante, é o calor.
Os objetos na natureza, assim como nós, são feitos de pequenas partículas que conhecemos como moléculas. Com elas ocorre algo invisível. Elas estão em constante estado de agitação, no caso dos sólidos, ou de movimentação, como ocorre em líquidos ou gases. Essa situação não é constante, elas podem estar mais ou menos agitadas, dependendo do estado energético em que elas se encontram. O que se observa é que quanto mais quente está o corpo, maior é a agitação molecular e o inverso também é verdadeiro, ou seja, a temperatura é uma grandeza física que está associada de alguma forma ao estado de movimentação ou agitação das moléculas.
A temperatura, atualmente, pode ser medida em três escalas termométricas. Celsius, Fahrenheit e Kelvin. A conversão entre essas escalas pode ser feita pelas seguintes relações matemáticas:
Definimos capacidade térmica ou capacidade calorífica C de um corpo como sendo a quantidade de calor necessária por unidade de variação de temperatura do corpo:
C = Q T
Quando considerarmos a capacidade térmica da unidade de massa temos o calor específico c da substância considerada:
C = m.c
A quantidade de calor sensível recebida ou cedida por um corpo, em função da variação de temperatura, pode ser expressa da seguinte forma:
Q = m.c. T
O objetivo desse experimento consiste na construção de um calorímetro simples para a determinação de calores de uma reação de neutralização.
2 – Experimental
2.1 – Materiais e equipamentos
Béquer 100 mL
Balança analítica
Folhas de jornal
Porta latinha de isopor
Termômetro
NaOH
HCl
Água destilada
Pisseta
Cronômetro
2.2 – Procedimento
Pesar o béquer limpo e seco por 3 vezes com intervalo de 30 segundos. A diferença da pesagem deve ser de no máximo 0,05 g. Dentro do porta latinhas de isopor, envolver o béquer cm jornal picotado, e não amassar. Fazer uma tampa de isopor para o béquer, com um furo no meio. Medir 40 mL de solução 5 mL/L-1 de NaOH e colocar no béquer dentro do calorímetro. Não cobrir ainda. Medir 40 mL de solução 5 mL/L-1 de HCl e colocar em um béquer. Diferença de temperatura dos dois tem que ser mais ou menos 1 ºC em temperatura ambiente. Depois disso, misturar o HCl com o NaOH no béquer, cobrir com a tampa e o termômetro e anotar a temperatura a cada 2 segundos até os 10 segundos, e de 10 em 10 segundos até 1 minuto.
3 – Resultados e discussão
Em temperatura ambiente, o NaOH e do HCl apresentaram temperatura de 26 ºC. A massa do béquer foi de 44,3888 g.
Ao misturar o HCl com o NaOH, foram anotadas as seguintes temperaturas em relação ao tempo:
Temperatura (graus C)
Tempo (s)
53
2
56
4
59
6
59
8
59
10
Temperatura (graus C)
Tempo (s)
59
20
58
30
58
40
58
50
58
60
A temperatura eleva-se rapidamente, depois estabiliza e regride um pouco.
T = Tfinal – Tinicial = 58 = 26 = 32 ºC
32 ºC + 273 = 305 K
A quantidade de calor total é dada pela equação:
Qt=mbeq x cbeq+msol x csol T
Onde: Qt=quantidade de calor mbeq = massa do béquer
cbeq = calor específico do béquer msol = massa da solução
csol = calor específico da solução
Qt=44,388 x 0,753+76,5 x 4,18.305
Qt=107724,17 j=107,724 kj
nHCl = V x c (molL-1)
nHCl = 0,04 x 5 =0,2 mol
107,724 kjx= 0,2 mol1 mol
Qt=538,62 kj
4 – Conclusão
Esse experimento se caracterizou pela construção de um calorímetro e a sua posterior utilização, utilizando materiais simples. A temperatura da solução se eleva rapidamente, mas depois se estabiliza, desprendendo energia (reação exotérmica). Essa reação é uma reação de neutralização. É importante não amassar o jornal, pois se assim fizer, não terá a função de isolante térmico.
5 – Bibliografia
http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u6.jhtm
http://www.algosobre.com.br/fisica/calorimetria-mudancas-de-temperatura.html
CONSTANTINO, M. G., SILVA, G. V. J.DONATE, P. M., Fundamentos de química experimenta, ed. USP, 2004.
6 – Questões
6.1 - Uma reação em um calorímetro de volume constante que contém 0,100 L de solução libera 1,78 j de calor e a temperatura aumenta 3,65 ºC. Em seguida, 40 mL de HCl 0,20 molL-1 e 40 mL de NaOH 0,20 molL-1 foram misturados no mesmo calorímetro e a temperatura subiu 1,26 ºC. Qual a variação de energia entalpia para a reação de neutralização?
6.2 – Justifique as premissas a e b do roteiro.
O isopor é uma espuma de poliestireno, ou seja, contém inúmeras e minúsculas bolhas de ar. Com isso a transmissão de calor é muito baixa, pois ele teria que passar por caminhos muito tortuosos através das bolhas.
O jornal é um mau condutor de calor, pois os elétrons mais externos de seus átomos estão firmemente ligados.
