Pratica 2 F-Q Ex

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Alunos: Duan Rosas, Juliana Dos Anjos, Mateus Verçosa e Vanessa da Silva
Data: 22 de maio de 2024
Professor: Elson Souza
TÍTULO: DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO
RESUMO
Esse trabalho trata-se de um experimento que objetiva a determinação do equivalente em água de um calorímetro a partir da variação da temperatura da água em temperatura ambiente, morna e o equilíbrio entre as duas. A metodologia utilizada segue o roteiro de aula prática 2, pág.6-7. Os resultados são bastante esclarecedores, mostram que o Calorímetro apresentou valores de (w) dentro do parâmetro esperado, todavia, alguns resultados não mostraram conformidade com o que se esperava. Dessa forma, para uma maior confiabilidade nos resultados, a discussão sugere que esses desvios fora do esperado, sejam causados por fatores como a calibração do calorímetro, o isolamento térmico, a precisão do termômetro. Em conclusão, o Calorímetro se mostrou eficiente ao se absorver e medir o calor trocado, sendo assim válido para novos experimentos .
INTRODUÇÃO
Conforme Atkins e Paula (2008), a calorimetria é um processo pelo qual é possível medir a troca de calor entre um sistema e suas vizinhanças. Dessa forma, através dessa técnica podemos encontrar valores referentes a quantidade de calor que é transferida de um sistema qualquer para a vizinhança (calorímetro), é possível analisar como ocorre a variação da entalpia (ΔH) e temperatura ao longo do tempo, além de trabalhar esses dados graficamente.
A energia interna de um sistema aumenta com o aumento da temperatura, a variação de entalpia também aumenta no mesmo sentido, através do aumento da temperatura (ATKINS; PAULA, 2008). Nesse sentido, vamos analisar as influências dessas grandezas com a variação da temperatura nas fases estacionárias de temperaturas de água fria e água morna, até que elas entrem em equilíbrio.
Os dados coletados serão utilizados para o cálculo do equivalente em água (W) do calorímetro, conforme a expressão apresentada no roteiros de aula prática 2, pág.7, mostrada abaixo:
 MqH2O x CH2O x | ΔTq |=W x | ΔTf |+MfH2O x CH2O x | ΔTf | (1)
O objetivo da prática é verificar a reprodutibilidade e os erros experimentais no uso do calorímetro. 
PARTE EXPERIMENTAL
Materiais e reagentes – vide o roteiro da aula prática 2, pg. 6. 
Procedimentos – vide o roteiro da aula prática 2, pg. 6 e 7.
Ressaltando que as massas de água realizadas durante a prática, foi de 50 mL e 100 mL. Na qual, o de150 mL não foi executado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A função do calorímetro na determinação do equivalente em água é medir a quantidade de calor trocado durante esse processo, em que o equivalente em água vai ser a massa de água, utilizamos o volume de 50 mL e 100 mL, na qual absorveria a mesma quantidade de calor que o calorímetro, variando a temperatura. 
O equivalente em água (W) de um calorímetro possui um significado físico crucial na determinação da entalpia de neutralização. Ele corresponde à massa de água que teria a mesma capacidade calorífica que o calorímetro. Resumindo, é a quantidade de energia térmica que o calorímetro absorve ou libera para uma determinada variação de temperatura, expressa em termos de uma massa equivalente de água.
Para a determinação do equivalente em água o calorímetro (W) foi utilizado em várias experiencias na qual a quantidade de calor transferida era conhecida como: temperatura ambiente, temperatura fria e temperatura quente, além do ponto de equilíbrio entre ambas, assim permitindo calcular a capacidade térmica do calorímetro e assim dando o resultado do seu equivalente em água.
Para a determinação do equivalente em água de um calorímetro, foi realizada diversas medidas, variando o volume e a temperatura para obter o valor de W, que é o equivalente em água do calorímetro conforme mostrado na tabela 1.
Tabela 1. Valores de massa, temperatura e valor de W com a média calculados.
	T° C
	M H2O
	ΔTf
	ΔTq
	W (g)
	Média
	10° C
	50 mL
	3
	7
	66,66
	44,83667
	
	
	3,5
	6,5
	42,85
	
	
	
	4
	6
	25
	
	
	100 mL
	4,5
	5,5
	22,22
	29,62667
	
	
	4,5
	5,5
	22,22
	
	20° C
	50 mL
	6
	14
	66,66
	54,45
	
	
	7
	13
	42,85
	
	
	
	6,5
	13,5
	53,84
	
	
	100 mL
	8
	12
	50
	50
Nesse experimento, utilizamos a massa de água de 50 mL e 100 mL tanto para água à temperatura ambiente como para água com aumento de temperatura. Por isso, espera-se que o equivalente em água seja menor ou igual à 50 no equilíbrio utilizando os volumes de 50 mL e menor ou igual à 100 no equilíbrio utilizando os volumes de 100 mL. 
Com base nas informações da tabela 1, foi possível perceber que em 50 mL a 10 °C foi feita uma triplicata, pois o valor de W no primeiro cálculo deu 66.66g o que mostra que está acima do valor adequado de W para esse volume, tal erro de avaliação pode ser sido dado devido ser a primeira medida e o calorímetro não estivesse em uma temperatura ambiente adequada, ou uma calibração incorreta para a primeira experiencia. Portanto, ao fazer a triplicata e tirar a média foi possível obter o valor de 44,83g o que nos confirma que está dentro do padrão e o calorímetro está medindo corretamente a quantidade de calor trocada durante esse processo. 
Na experiencia da massa de água de 100mL a 10 °C, é possível perceber que ocorreu conforme o esperado, o valor de W está dentro do valor padrão.
Porém, ao fazer a experiencia de 50mL a 20 °C houve novamente um resultado do equivalente em água fora do esperado, o valor deu acima da média na primeira e terceira tentativa os valores foram de: 66,66g e 53,84g respectivamente. E a média desta triplicata deu: 54,45g, isso quer dizer que o calorímetro está absorvendo mais calor do que o esperado. Tal erro pode ser justificado por diversos motivos tais como: o calor específico do material do calorímetro, erro experimental ou de medição entre outros. E para corrigir esses erros é necessário fazer uma calibração cuidadosa do calorímetro, verificar se o isolamento está eficiente, verificar a precisão do termômetro e revisar os procedimentos experimentais. Mas, não foi possível refazer esses procedimentos pois o tempo da aula prática já estava se esgotando.
Na inspeção da massa de água de 100mL a 20 °C é notório que o valor de W deu dentro do esperado, porém foi realizada apenas uma vez devido à falta de tempo para a realização das duplicatas, pelo fato de ter esgotado o tempo da aula prática.
Análise do gráfico
 Gráfico 1. Massa de água de 50mL com variação de temperatura de +10 °C e +20 °C.
Para ter uma melhor observação foi feito um gráfico da temperatura (°C) no eixo vertical, em relação ao tempo (s) no eixo horizontal. O gráfico 1 representa a massa de água de 50ml nas temperaturas de +10 °C e +20 °C. É possível perceber que conforme o tempo (s) aumenta a temperatura muda, mas depois permanece constante. Para a análise da massa de água de 50ml a 10°C foi feita uma triplicata, a primeira foi iniciada a uma temperatura de 30 °C, é possível perceber que houve uma variação de temperatura nessa experiencia, houve uma perda de calor mais do que esperado da massa de água no calorímetro com a água fria. As outras duas experiencias iniciaram a uma temperatura de 28 °C, houve variação na temperatura, mas depois permaneceram constante. De forma geral, é possível concluir que na medida de 50mL na temperatura de 10°C o calorímetro se mostrou eficiente na medição da quantidade de calor, pois a média do valor de W nessa triplicata é 44,84g o que indica que está dentro dos parâmetros adequados e esperados.
Para a massa de água de 50 mL a 20 °C houve uma avaliação de erro muito grande, os valores do equivalente em água deram acima do esperado, como é possível observar no gráfico, a variação de temperatura entre as triplicatas, o que pode ser explicado que o calorímetro estava liberando calor mais do que recebia em um curto intervalo de tempo. Após, a triplicata a média de W continuou dando acima do esperado. De forma geral, podemos concluir de em 50 mL a 20 °C o calorímetro não foi tão eficiente nos resultados, diversoserros podem ter contribuído para isso, pois quando o valor de W da acima do resultado esperado pode ser que o calorímetro esteja absorvendo ou liberando muito calor. 
Gráfico 2. Massa de água de 100 mL com variação de temperatura de +10 °C e +20 °C.
Observando o gráfico 2, ele representa a massa de água de 100ml a + 10 °C e + 20 °C. É possível notar que as experiencias iniciam todas na mesma temperatura ambiente a água fria, em torno de 28 °C. Na primeira experiencia +10 °C há uma variação de temperatura ao ser adicionada ao calorímetro e depois ela fica constante. Ao adicionar água morna a temperatura aumenta logo após a um determinado período de tempo em segundos, a água fria e a água morna dentro do calorímetro se estabilizam, encontra um ponto de equilíbrio e permanece constante. Assim se dá para a temperatura de + 20°C, onde foi realizada apenas uma vez, mas é possível perceber que ao adicionar a água morna a temperatura fica elevada, isso se explica pelo fato da temperatura dessa experiencia ser o dobro da primeira. Portanto, é possível concluir que houve alta eficiência do calorímetro nessas medidas em relação ao tempo e temperatura.
CONCLUSÃO
Portanto, levando em consideração a avaliação de erros, notamos que a massa de água a 50 mL tanto para +10 °C e 20 °C, o calorímetro não nos deu resultados tão esperados como para 100 mL da massa de água. Isso pode ter sido resultado de uma calibração incorreta ou até mesmo uma medição errada. Entretanto , analisando de forma geral, podemos concluir que o calorímetro foi capaz de absorver e medir corretamente o calor envolvido em algumas experiencias para a determinação do equivalente em agua. 
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.W.; PAULA, J. Físico-Quimica - Fundamentos. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
BIBLIOGRAFIA
a) Renato N. Rangel - Práticas de Físico-Química, Editora Edgard Blucher, 2006.
b) Bueno e L. Degreve - Manual de Laboratório de Físico-Química, McGraw-Hill do Brasil, 1980.
c) G. W. Castellan - Físico-Química, Ao livro Técnico SA, Rio de Janeiro, 1972, volumes 1 e 2
d) Aécio P. Chagas – Termodinâmica Química, Editora Unicamp, 1999.
e) Horácio Macedo – Físico Química I, Ed Guanabara dois, 1981.
f) Walter J. Moore, Físico Química, Editora Edgard Blucher, 1999.
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