Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Uni Bh Belo Horizonte, 25 de Março de 2013 Resfriamento e Medida de Massa Autores: Danilo Gomes de Souza Leandro Araújo Lucas Luan Rafael Ferreira Luiz Ricardo dos Santos Ronaldo Adriano Costa Vicente Sandro Henrique Portela de Matos Vinicius Souza de Almeida Introdução O resfriamento de um material nada mais é do que a transferência de calor contido nele para outro(s) material(is) na qual esteja(m) em contato e possue(m) temperatura mais baixa. Essa transferência ocorre porque esses materiais tendem em permanecer em equilíbrio térmico, ou seja, na mesma temperatura. Em um laboratório uma maneira simples de se resfriar um corpo é coloca-lo em gelo. Quando este se funde, cada grama absorve 80 calorias do meio ambiente. Desta forma o corpo perderá calor e reduzirá sua temperatura. Igualmente importante como medir a temperatura, medir a massa de um corpo é necessária para uma infinidade de aplicações. Uma aplicação relacionada com o aquecimento ou resfriamento deste corpo é o calculo seu calor específico. Objetivo O objetivo do presente relatório é analisar a medição da massa de um corpo com uma balança, calcular a transferência de energia entre agua à temperatura ambiente e gelo, fazer uma breve analise sobre o Abaixamento Crioscópico. Parte Experimental Materiais: Termômetro (1), Becker (2), Balança (3). Água (H2O(l)), Gelo (H2O(s)) Métodos: Serão verificadas as medidas graduadas da balança: como a capacidade máxima e os erros que afetam as medidas de 0 a 40g e de 40 a 400g. Serão medidas na balança a massa do Becker vazio, do Becker com Água, e do Becker com Água e Gelo. Será medida a temperatura inicial da Água sem o Gelo e depois a evolução da temperatura da Água com Gelo durante algum tempo, até que a temperatura se estabilize e todo o Gelo tenha mudado de fase sólida para liquida. Com essas medidas, será calculada a energia em forma de calor transferida entre a Água e o Gelo após a fusão total do Gelo, levando-se em conta que para cada grama deste fundido 80 calorias do ambiente são absorvidos. Será feito um breve comentário entre o Abaixamento Crioscópico e as suas aplicações. (1) (2) (3) Balança (3): É um instrumento usado para medir a massa de um material. Normalmente o valor do erro de precisão de cada Balança vem especificado nela. Por se tratar de uma balança de precisão, pode ocorrer de o ambiente externo influenciar sua medida, portanto para uma precisão segura, é interessante fazer a medição em locais com pouca interferência, como lugares fechados que possuem baixa interferência dos ventos por exemplo. Resultados Inicialmente foram identificadas na Balança as medidas de Capacidade, e os erros que afetam as suas medidas. Os resultados seguem no quadro abaixo: Aparelho Capacidade Erro (0 até 40 g) Erro (40 até 400 g) Balança 400 g 0.001 g 0.01 g Posteriormente foi pego um Becker, Água e Gelo. Antes de o Gelo ser adicionado ao Becker com Água, foi medida a temperatura inicial dessa Água. Material Temperatura Água 27.0 °C ± 0.5 °C Em seguida foram medidas as massas do Becker vazio, do Becker com Água, e do Becker com Água e Gelo. Material Massa Becker Vazio 95.70 g ± 0.01 g Becker com Água 194.34 g ± 0.01 g Becker com Água mais Gelo 213.33 g ± 0.01 g Com as medidas acima foi possível determinar a massa da Água contida no Becker, e a massa do Gelo que foi adicionado posteriormente. Assim: Material Massa Água 98.64 g ± 0.01 g Gelo 18.99 g ± 0.01 g Colocou-se então um termômetro no Becker com Água mais Gelo, e foi anotando-se a evolução da temperatura com o passar do tempo até ela se estabilizar. Temperatura Tempo 27.0 °C ± 0.5 °C 0 s 16.0 °C ± 0.5 °C 30 s 15.0 °C ± 0.5 °C 60 s 15.0 °C ± 0.5 °C 90 s 14.0 °C ± 0.5 °C 120 s 14.0 °C ± 0.5 °C 150 s 14.0 °C ± 0.5 °C 180 s Após 180 segundos a temperatura havia se estabilizado em 14.0 °C ± 0.5 °C. Com os dados mostrados acima, foi calculada a quantidade de energia transferida entre a Água e o Gelo após a total fusão do Gelo. Primeiro calculamos a Quantidade de Calor absorvida pelo Gelo para que toda sua massa se fundisse. Sabendo que a cada grama de Gelo que se funde 80 calorias do ambiente são absorvidos, a fórmula para determinar a Quantidade de calor é a seguinte Onde é a massa do gelo, assim: Depois calculamos a Quantidade de Calor cedida pela Água para que ela e o Gelo entrassem em equilíbrio térmico. Onde é a massa da Água, é o calor especifico* da Água, e é a variação de temperatura (da final até a inicial, ). O calor específico* é uma propriedade característica de cada substância, e especificamente o da Água é , assim: Com os resultados, foi verificado que o Gelo absorveu mais energia em forma de calor que a quantidade de energia que Água liberou. Isso se deve porque o Gelo absorveu energia não só da Água, mas sim de tudo que estava próximo como o Ar e o Becker. Prova disso é que após a fusão do Gelo e possível constatar que a temperatura do Becker também diminuiu. Calor específico* de alguns materiais: Material Calor Específico Água 1.00 Gelo 0.55 Vidro 0.20 Ferro 0.11 Prata 0.056 Mercúrio 0.033 Chumbo 0.031 Abaixamento Crioscópico: É uma propriedade coligativa em que um soluto não volátil adicionado a um solvente, diminui a temperatura de fusão deste solvente. Um exemplo interessante é o da água do mar nas regiões polares, lá a temperatura pode chegar a -70 °C e mesmo assim essa agua não se congela. Devido a alta concentração de sal na água, a temperatura de solidificação fica muito abaixo do normal. Uma aplicação prática do Abaixamento Crioscópico é adição de um soluto chamado etileno-glicol na água dos radiadores em carros em lugares muito frios, isso evita que essa agua se congele causando danos ao radiador. Conclusão A balança é uma ferramenta laboratorial indispensável visto que o cálculo com a massa dos materiais tem grande número de aplicações, como mostrado neste relatório, o cálculo de massa foi necessário para que se obtivesse o valor da energia absorvida pelo Gelo após sua fusão por exemplo. Concluindo-se a importância de se saber manuseá-la e interpretar suas medidas. Outro resultado importante foi a diferença entre os valores de energia em forma de calor que o Gelo absorveu e a Água cedeu na analise experimental que foi feita. O Gelo absorveu mais energia do que foi cedida pela Água concluindo assim que a transferência de energia em forma de calor compreende todo um sistema composto pelos materiais e pelo ambiente. Para que ocorra essa transferência somente entre os materiais escolhidos, os mesmos devem compor um sistema isolado do ambiente, o que significa uma interferência menor que não modifique drasticamente os resultados almejados. Finalmente foi dado um conceito breve sobre Abaixamento Crioscópico, este que possui muitas aplicações práticas o que o torna um conceito importante dentro das propriedades coligativas.
Compartilhar