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RELATÓRIO EXPERIMENTAL OURINHOS 2023 Centro universitário de Ourinhos Angélica Nalevaiko de Lima - 268599 - Eng. Civil Anna Beatriz Botin da Silva - 219722 - Eng. Civil Ayeicha Thais Martins Teixeira- 267302 - Eng. Civil Bianca Galvão de Queiroz - 267679 - Eng. Civil Vinicius de Souza Lourenço - 267661 - Eng. Elétrica A mudança de estado líquido - sólido e a mudança de estado sólido - líquido OURINHOS 2023 A mudança de estado líquido - sólido e a mudança de estado sólido - líquido Relatório do experimento de calorimetria, realizado no dia 06/04/2023, elaborado como parte da avaliação da Disciplina Fisica Geral e Experimental II, aplicada pelo professor Rodrigo C. Alves. Angélica Nalevaiko de Lima - 268599 - Eng. Civil Anna Beatriz Botin da Silva - 219722 - Eng. Civil Ayeicha Thais Martins Teixeira- 267302 - Eng. Civil Bianca Galvão de Queiroz - 267679 - Eng. Civil Vinicius de Souza Lourenço - 267661 - Eng. Elétrica RESUMO A Calorimetria é uma parte da termologia, estudo científico dos fenômenos relacionados ao calor e à temperatura, como transferência de calor, equilíbrio térmico, transformações sofridas por gases, mudanças de estado físico. Definindo assim a temperatura de equilíbrio dos corpos e a quantidade de energia térmica adequada para que os eles sofram mudanças na temperatura e no estado físico. Portanto, a temperatura corresponde a uma grandeza que está associada à agitação das moléculas dos corpos, já o calor é a troca de energia entre os corpos. Palavras-chave: Calorimetria, temperatura, calor. SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO.............................................................................................. 4 2 - DESENVOLVIMENTO................................................................................. 5 2.1 - OBJETIVO GERAL.................................................................................... 5 2.1.1 - OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................. 5 2.2 - PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..................................................5 2.3.1- MATERIAIS………………………………………………………………….5 2.3.2 - ANDAMENTO……………………………………………………………...7 2.3 - RESULTADOS............................................................................................8 3 - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.....................................................10 4- REFERÊNCIAS...................................................................................................11 4 E no específico é o calor que define a variação térmica da substância a partir do momento em que ela recebe determinada quantidade de calor. Ou seja, o calor específico é a quantidade de calor existente em um corpo em relação a variação de sua temperatura sendo constante para cada material em cada estado físico. Assim, o calor específico caracteriza uma substância em um determinado estado físico. 1 INTRODUÇÃO Entende-se temperatura como uma grandeza física que está associada à agitação das moléculas. Quanto maior a agitação das moléculas, mais quente será o corpo e, consequentemente, será maior sua energia cinética. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a temperatura pode ser medida no SI em Kelvin (K), Fahrenheit (ºF) e Celsius (ºC). Sendo que o calor é energia térmica entre os corpos de diferentes temperaturas quando a transferência de energia ocorre através do contato térmico em que um corpo mais quente transfere energia para o corpo mais frio. Essa troca térmica permanece até que os corpos estejam com temperaturas equivalentes, entre as trocas térmicas existem três tipos de calor presentes, calor latente, calor especifico e calor sensível. O latente é o tipo de calor que um corpo deve ceder ou receber para mudar seu estado físico. Quando uma substância perde calor, o calor latente assume valores negativos, quando a substância está recebendo calor, assume valores positivos; Com o sensível é um tipo de calor que causa apenas a mudança da temperatura do corpo. Desse modo, o aumento da temperatura do corpo é diretamente proporcional à quantidade de calor sensível que um corpo recebe. 5 Reconhecer os diferentes estados físicos da água; Compreender a relação entre a temperatura e mudança de estado físico da água; Entender que as mudanças de temperatura e pressão atmosférica são as responsáveis por mudar o estado físico da água. Compreender que ao misturar gelo e sal, a substância formada tem a função de resfriamento; Reconhecer que a mudança de temperatura é mínima mesmo com a transformação do estado. Entender, aprender e dissertar sobre duas transformações de estados, conhecidas como solidificação e liquefação. 2.1 OBJETIVO GERAL 2.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2 DESENVOLVIMENTO Afim de observar e estudar as mudanças nos estados físicos da água, o experimento realizado buscou analisar todos os possíveis estados físicos da água, que se alteram de acordo com mudança de temperatura. Suporte para tubo de ensaio; Becker 500ml; Tubo de ensaio; Dois termômetros Uma seringa Gelo Sal de cozinha 2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 2.3.1 MATERIAIS 2.3.2 MONTAGEM Começamos o experimento pela montagem do suporte com o tubo de ensaio, colocando o termômetro na pinça superior do suporte e o tubo de ensaio na pinça inferior, tivemos que nos atentar na altura, pois o tubo de ensaio deveria ficar cerca de 0,5cm acima do fundo do becker que deverá estar posicionado na mesa, como ilustrado na figura 1. figura 1: suporte do experimento montado autoria própria 6 2.3.3 ANDAMENTO Depois da montagem, começamos de fato a experiência, observamos a temperatura ambiente no termômetro e logo colocamos o termômetro em contato com o gelo para também observar a temperatura, após 3 minutos. Após a coleta desses dados, colocamos o gelo, misturado com o sal, no becker, ao redor do tubo de ensaio que foi posicionado dentro dele. Passando-se mais 3 minutos com o termômetro na mistura de gelo e sal, também anotamos sua temperatura, em seguida, colocamos agua com a seringa dentro do tubo de ensaio, como ilustra a figura 2. figura 2: água no interior do tubo de ensaio autoria própria Anotamos a temperatura inicial, e de 2 em 2 minutos fomos anotando a temperatura da água no interior do tubo. Por fim, retiramos todo o suporte e começamos a observar o degelo, e também a anotar sua temperatura, até que descongelasse por completo. como ilustra a figura 3. figura 3: Degelo autoria própria 7 Temperatura ambiente inicial: 27 °C Temperatura do primeiro equilíbrio térmico: 2 °C Temperatura do segundo equilíbrio térmico (com gelo e sal): -5 °C 2.4 RESULTADOS Pode-se observar, que a adição do gelo com o sal, ajudou no resfriamento do processo. A Lei de Raoult, em 1882, explica esse fenômeno: "A diferença entre o ponto de solidificação do solvente puro e a temperatura de início da solidificação do solvente em uma solução ideal (abaixamento crioscópico, Δc) é diretamente proporcional à concentração molar da solução.", isso pois, com a adição do sal, o gelo passa a derreter mais rapidamente, ajudando do resfriamento da água. Coletas de dado 1: resfriamento Gráfico e tabela 1: resfriamento autoria própria A Água permaneceu em estado líquido, porém a temperatura diminuiu em 3 °C. Em um diagrama de balanço térmico, o platô representa a parte do diagrama que a temperatura se torna constante, então, mostra que a temperatura, no determinado momento, se estabilizou. 8 0 2 4 6 8 1 0 26 24 25 24,5 23 Coletas de dado 2: degelo Gráfico e tabela 2: degelo autoria própria O gelo, durante o experimento, fundiu, ouseja, passou para o estado líquido e através do processo denominado fusão, as gotículas que surgiram envoltas ao becker, apaarecem pois as moléculas de água dispersas no ar, quando encontram uma superfície mais fria, acabam fornecendo calor para esta, acontecendo então a condensação. Em um diagrama de balanço térmico, o platô representa a parte do diagrama que a temperatura se torna constante, então, mostra que a temperatura, no determinado momento, se estabilizou. 9 0 2 4 6 8 1 0 8 0 4 2 1 3 10 3 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Em conclusão, o experimento de misturar gelo e sal para resfriamento demonstrou como a adição de sal ao gelo pode reduzir significativamente a temperatura da mistura. Isso ocorre pois o sal, ao dissolver no gelo, cria uma solução que tem um ponto de congelamento mais baixo do que o gelo. Como resultado, a mistura de gelo e sal pode alcançar temperaturas abaixo de zero graus Celsius, o que se torna útil para varias aplicações, como resfriamento de bebidas e conservação de alimentos. É importante levar em consideração que, embora a mistura de gelo e sal possa reduzir a temperatura, ela não é uma solução sustentável a longo prazo, já que o sal pode ser prejudicial ao meio ambiente. Em resumo, o experimento de misturar gelo e sal foi de grande importância para aprender sobre como a física pode ser aplicada em nosso dia a dia. 11 4 - REFERÊNCIAS HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Gravitação, Ondas e Termodinâmica: Temperatura, Calor e a Primeira Lei da Termodinâmica. In: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 10. ed. rev. [S. l.: s. n.], 2000. cap. 18, p. 145 - 170. Disponível em: MINHA BIBLIOTECA UNIFIO. Acesso em: 8 abr. 2023. DONEGÁ, Thiago. Fundamentos de calorimetria e termodinâmica: Calorimetria – Fundamentos. 1. ed. UNIASSELVI: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI, 2019. 206 p. v. 1. ISBN 978-85-515-0289-1. Disponível em: https://www.uniasselvi.com.br/extranet/layout/request/trilha/materiais/livro/livro.php? codigo=37341#:~:text=Fundamentos%20de%20calorimetria%20e%20termodin%C3%A2 mica.%20%2F%20Thiago%20Jos%C3%A9%20Doneg%C3%A1.,%E2%80%93%20Indaial %3A%20UNIASSELVI%2C%202019.&text=1.,Calorimetria%20%E2%80%93%20Funda mentos. Acesso em: 8 abr. 2023.
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