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Relatório 08 (Termodinámica)

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Rascunho Relatório 08: Termodinâmica
Introdução
	
Quase toda reação química absorve ou gera calor, ou seja, há sempre uma troca de energia. A emissão ou absorção de luz, de calor, de eletricidade são manifestações dessa energia que podem até provocar mudanças de estado físico nos componentes das reações. 
A termoquímica, também chamada de termodinâmica química, é o ramo da química que estuda o calor (energia) envolvido, seja absorvido, seja produzido, nas reações químicas e quaisquer transformações físicas, tais como a fusão e a ebulição, baseando-se em princípios da termodinâmica. A termoquímica, genericamente, é relacionada com a troca de energia acompanhando transformações, tais como misturas, transições de fases, reações químicas e incluindo cálculos de grandezas, como a capacidade térmica, o calor de combustão, o calor de formação, a entalpia e a energia livre.[1]
A Entalpia, que calcula o calor de um sistema, é também a forma mais usada de expressar o conteúdo calorífico de um componente em uma reação química. A variação da Entalpia está na diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes. Sendo assim, o calor de uma reação corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reação. As reações que liberam calor para o ambiente externo são denominadas reações exotérmicas. Entre elas pode se citar a combustão do etanol, C2H60:
C2H60(l) + 3O2(g) => 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor
Na equação química, o calor é representado junto aos produtos para significar que foi produzido, isto é, liberado para o ambiente durante a reação.
Já as reações que absorvem calor do meio externo são as reações endotérmicas, como por exemplo a Fotossíntese:
6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor => C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
Na equação química, a energia absorvida é representada junto aos reagentes, significando que foi fornecida pelo ambiente aos reagentes. [2,3]
No SI a unidade medida utilizada para energia é o Joule(J), baseada em quantidades utilizadas em mecânica, enfatiza a interconvertibilidade das várias formas de energia. Os químicos usaram durante muito tempo a caloria (cal) e a quilocaloria (kcal), mas atualmente eles preferem o uso do joule e o quilojoule (KJ). A caloria corresponde a quantidade de calor necessária para a temperatura de 1 grama de água, sob pressão normal, se elevar de 14,5°C para 15,5°C (1 cal = 4,158 joules).
As medições de valor calórico são frequentemente feitas usando uma bomba calorimétrica. A bomba calorimétrica é um dispositivo composto por um cilindro de aço inoxidável de paredes rígidas, o qual pode ser lacrado e preenchido com oxigênio gasoso puro sob alta pressão. Nesse dispositivo, a amostra pesada é colocada em um recipiente preparado para incendiar a amostra por meio de uma centelha elétrica. Ao redor da amostra, há uma quantidade conhecida de água, a qual absorverá o calor liberado pela combustão do alimento. A amostra incendiada na atmosfera de oxigênio puro aquece a bomba e a água circundante. Quando se estabelece o equilíbrio térmico, a bomba e a água terão a mesma temperatura. Usando o princípio de conservação da energia.
A quantidade de calor trocado (cedida ou recebida) por um corpo é proporcional a sua massa, do material de que é constituído o corpo e da variação de temperatura que o corpo sofre. Esta quantidade de calor é dada pela equação abaixo: 
Q = m.c.ΔT
Onde Q é a quantidade de calor, m é a massa, c é o calor especifico e T é a variação da temperatura. Q é medido em cal, kcal ou J, KJ. Onde Q é a quantidade de calor trocado, m é a massa do corpo, c é uma constante chamada calor específico e ΔT é a variação de temperatura. [4]
Objetivos
	Determinar a quantidade de energia que um grão de amendoim pode fornecer a uma amostra conhecida de água ao ser queimado ( reação de Combustão).
Parte Experimental
Materiais e Reagentes:
	Para a realização deste experimento foram utilizados os Seguintes Materiais:
Amendoim, Clipe de Metal, Suporte Universal (1), Garra de Metal (1), Termômetro (1), Proveta de 100 mL (1), Erlenmeyer de 100 mL (1), Latinha de Alumínio (1), Jornal , Fósforo
Procedimento Experimental:
	Inicialmente mediu-se na proveta 100 mL de água. Em seguida transferiu-se esse volume para o Erlenmeyer. No caso do experimento, a latinha já estava pronta, mas caso não esteja, a Latinha deve ser cortada um pouco acima da metade e ser envolvida com o jornal, deixando duas aberturas livres. O Erlenmeyer foi colocado na latinha de forma que não se aprofundasse muito dentro dela, basicamente uma apenas uma pequena parte dele é colocado. Prendeu-se o amendoim previamente pesado com o clipe na latinha, de modo que o amendoim ficasse exatamente abaixo do Erlenmeyer.
	A temperatura da água foi medida (Temperatura Inicial). Logo em seguida, iniciou-se com um fósforo, a combustão do amendoim, Cuidadosamente, para que o jornal não pegasse fogo. A temperatura da água foi medida novamente (temp. Final), temperatura essa que permaneceu por mais tempo antes da água perder calor para o meio.
	Repetiu-se o experimento mais duas vezes para se verificar a sua reprodutibilidade, e também, fez se uma média dos resultados obtidos.
Resultados e Discussão
A tabela abaixo mostra os resultados obtidos neste experimento para todas as 3 vezes que o procedimento foi repetido.
	Número de Amostras (Amendoim)
	Massa do amendoim (g)
	Massa da água (g)
	Temperatura Inicial da água (ºC)
	Temperaura Final da água (ºC)
	ΔT (ºC)
	1
	0,480
	100
	28
	37
	9
	2
	0,437
	100
	29
	42
	13
	3
	0,495
	100
	28
	34
	6
Tabela 1.
A Reprodutibilidade foi observada e com esses valores fez-se uma média, cujos valores estão representados na tabela abaixo:
	Amendoim
	Massa do Amendoim (g)
	Massa da água (g)
	Temperatura Inicial da água (ºC)
	Temperatura Final da água (ºC)
	ΔT (ºC)
	
	0,470
	100
	28,3
	37,6
	9,3
Tabela 2. Valores Médios para os três testes do amendoim.
De acordo com Primeira Lei da Termodinâmica: “a energia interna de um sistema isolado é constante”. As medidas calorimétricas são realizadas para determinar a condutividade térmica ou capacidade calorífica de materiais, bem como ganhos e perdas de energia decorrentes de transformações físicas ou químicas.
O calor liberado ou absorvido em uma reação é determinado a partir da expressão:
Q = m.c.∆t
Tem-se a massa média, e a Variação de temperatura que ao ser convertida para K temos ΔT = 282,3 K , o que falto é o Calor específico da água. Mas esse valor foi encontrado e é equivalente á 1 falta a unidade kcal/g. Com todos os valores pode-se calcular o calor liberado pelo amendoim da seguinte maneira:
Q = 0,470 x 1 x 282,3
Q = 132,68 cal/g
Tem-se que o calor liberado pelo amendoim é de 132,68 cal/g. Os químicos usaram durante muito tempo a caloria (cal) e a quilocaloria (kcal), mas atualmente eles preferem o uso do joule e o quilojoule (KJ). A caloria corresponde a quantidade de calor necessária para a temperatura de 1 grama de água, sob pressão normal, se elevar de 14,5°C para 15,5°C (1 cal = 4,158 joules).
1cal -------- 4,158 J
132,68 cal ------- x
X = 551,68 J/g
Não foi medida a massa da água, mas sim seu volume que era 100g, mas de todo jeito pode se supor que a sua massa também equivale á 100 g. Observe:
A água possui a densidade igual a 1g/cm3, então aplicando a fórmula da densidade, e arranjando para que se obtenha a massa:
V = m / d
100mL = m / 1g/cm3
m = 100 x 1
m = 100g
	A latinha de alumínio desempenhou nesse experimento a função o cilindro inoxidável, que é um dos componentes do calorímetro. A latinha continha o calor emitido pelo amendoim, de modo que esse calor ficasse somente na sua vizinhança. A mesma foi envolvida com um jornal para que ela não perdesse o calor para o universo, uma vez que o jornal é um mal condutor de calor, pois os elétrons mais externos de seus átomos estão fortemente ligados. Nessa mesma lata, foram feitos duas aberturas para que o oxigênio circulasse em seu interior e para que ocorresse a completa combustãodo amendoim.
Conclusão
 A noção de temperatura foi e ainda é associada à noção de quente e frio. Mas temperatura é a propriedade da matéria que determina se a energia térmica pode ser transferida de um corpo a outro e qual o sentido dessa transferência. Por outro lado, o calor é a energia transferida de um objeto mais quente para um objeto mais frio.
	Através do conceito de entalpia, foi possível observar pela análise do sistema, que a capacidade calorífica de um determinado material é dada em função de sua temperatura, sendo que quando esta é alterada, a mesma é afetada.
	De um todo, pode se observar que o experimento não foi completamente satisfatório devido á possíveis fontes de erros que impossibilitaram o alcance aos resultados experimentais. Como por exemplo: A combustão ter sido realizada em um ambiente aberto, tendo ocorrido a perda de calor para a vizinhança, calor este que não foi completamente absorvido pelo Erlenmeyer; A adição de água ao Erlenmeyer previamente quente, pôde mascarar a quantidade total de calor emitida pelo amendoim
As nozes e castanhas são alimentos ideais para o desenvolvimento de experimentos
desse tipo, pois são ricos em óleos vegetais e, portanto, altamente combustíveis. Essa
característica é desejável, visto que o experimento será realizado em ambiente aberto, ao
contrário da combustão realizada em uma bomba calorimétrica com excesso de oxigênio e
em ambiente isolado, a fim de garantir a combustão completa da castanha.
Referências Bibliográficas
1 – Termoquímica. (Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Termoquímica > Acessado em: 19/03/2013)
2 – Termoquímica, no dia-a-dia (Disponível em: < http://www.brasilescola.com/quimica/termoquimica.htm > Acessado em: 19/03/2013)
3 – Resumo Geral de Termoquímica (Disponível em: < http://www.fisica.net/quimica/resumo19.htm > Acessado em: 19/03/2013)
4 - Calorias e Quantidade de Calor. Efeito Joule. Disponível em <http://www.efeitojoule.com/2009/01/calorias-quantidade-calor-calorias.html> . Acessado em 19/03/2013.

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