RELATÓRIO DETERMINAÇÃO DO ESTADO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
RELATÓRIO DE FISICO QUÍMICA I
PROFESSOR: ROBERTO BATISTA
DETERMINAÇÃO DO ESTADO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO
Adones Almeida Rocha
Alana Franca dos Santos
Maria Catarina Oliveira Marques
Cláudio José Martins Bittencourt Filho
Rute Sayuri Kano
São Luís – MA
2016
INTRODUÇÃO
A calorimetria é a ciência que estuda o calor. Calor, por sua vez, é uma forma de energia em trânsito, ou seja, é a energia transferida de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura.
Calorímetro é um aparelho isolado termicamente do meio ambiente usado para fazer estudos sobre a quantidade de calor trocado entre dois corpos de temperaturas diferentes. É envolvido numa mudança de estado de um sistema, podendo envolver uma mudança de fase, de temperatura, de pressão, de volume ou qualquer propriedade envolvendo trocas de calor. 
Equivalente em água (W) de um corpo é a massa de água que, trocando a mesma quantidade de calor que esse corpo, sofre a mesma variação de temperatura.
Sendo o calor especifico da água, 1 cal/g°C a 15°C, decorre que o equivalente em água de um corpo é numericamente igual à sua capacidade térmica. Se um corpo tem capacidade térmica igual a 30 cal/°C, o seu equivalente em água é 30 g. Isso significa que o corpo, em questão, ou os 30 g de água, ao receberem a mesma quantidade de calor, sofrem a mesma variação de temperatura.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O calorímetro é um recipiente de formato bem simples, construído para que não ocorra troca de calor entre o mesmo e o meio ambiente. Existem vários formatos de calorímetro, mas todos são constituídos basicamente de um recipiente de paredes finas que é envolvido por outro recipiente fechado de paredes mais grossas e isolantes. Conforme a figura 1. 
Figura 1 – Calorímetro de Joule de aquecimento elétrico 
Nesse instrumento de estudo, são colocados dois acessórios: um termômetro e um agitador. Este último é muito utilizado quando se realiza estudos térmicos com líquidos como a água, por exemplo. Ele serve para agitar o sistema e fazer com que ele alcance o equilíbrio térmico mais rapidamente. É muito comum falar que dentro de um calorímetro o calor cedido por um corpo é igual ao calor recebido pelo outro corpo. Através desta igualdade, podem-se determinar várias grandezas térmicas de um material como, por exemplo, a capacidade térmica e o calor específico.
A capacidade térmica é uma característica do corpo, e não da substância. Essa grandeza resulta da razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação de temperatura. Ela ainda pode ser determinada pelo produto da massa do corpo pelo calor específico.
Ou ainda: 
C = capacidade térmica
Q = quantidade de calor
m = massa do corpo
c = calor específico
ΔT = variação de temperatura
OBJETIVOS 
Analisar as trocas de calor entre substâncias de temperaturas diferentes no calorímetro, e determinar o equivalente em água dos conjuntos. Avaliando a reprodutibilidade e erros experimentais.
MATERIAIS E REAGENTES
Calorímetro composto por frasco de Dewar
Termômetro de precisão e agitador 
Cronometro 
Provetas de 50 ml 
Pisseta
PARTE EXPERIMENTAL
	Foi adicionado ao calorímetro, com auxílio de uma proveta, 30 ml de água destilada a temperatura ambiente, e medido a temperatura exata com um termômetro imerso ao calorímetro. Em seguida, adicionou-se mais 30 ml de água destilada previamente aquecida e de temperatura rigorosamente conhecida. Após agitada a mistura, foi feita a leitura do termômetro (mergulhado no calorímetro) a cada 3 segundos até a mesma permanecer constante. O resultado foi devidamente anotado. 
	O procedimento foi igualmente repetido com 50 ml de água e anotado cada temperatura, até permanecer constante. 
	Num outro momento, foi repetido o mesmo procedimento para 30 ml e 50 ml, porém com a temperatura inicial da água um pouco maior que a temperatura ambiente. No total, foram feitos 4 ensaios. 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
As temperaturas anotadas pelos alunos, estão expostas na tabela 1, 2 ,3 e 4. 
	Água fria (27 °C) + água previamente aquecida (40°C)
	
	
	
	
	28,3 °C
	29,6 °C
	30,2 °C
	30,6 °C
	30,7 °C
	30,8 °C
	30,8 °C
	30,8 °C
	30,8 °C
Tabela 1 – Leitura das temperaturas da mistura de 30 ml de água fria e 30 ml de água quente, com intervalo de 3 segundos cada leitura. 
	Água fria (27,8 °C) + água previamente aquecida (40°C)
	
	
	
	
	28 °C
	30,1 °C
	30,8 °C
	31,2 °C
	31,3 °C
	31,4 °C
	31,4 °C
	31,4 °C
	30,8 °C
Tabela 2 - Leitura das temperaturas da mistura de 50 ml de água fria e 50 ml de água quente, com intervalo de 3 segundos cada leitura.
	Água fria (28,5 °C) + água previamente aquecida (47°C)
	
	
	
	
	29 °C
	31,6 °C
	33 °C
	33,4 °C
	33,7 °C
	33,7 °C
	33,8 °C
	33,8 °C
	33,8 °C
Tabela 3 - Leitura das temperaturas da mistura de 30 ml de água fria e 30 ml de água quente, com intervalo de 3 segundos cada leitura.
	Água fria (28,3 °C) + água previamente aquecida (47°C)
	
	
	
	
	30,1 °C
	33,1 °C
	34 °C
	34,5 °C
	34,7 °C
	34,8 °C
	34,9 °C
	34,9 °C
	34,9 °C
Tabela 4 - Leitura das temperaturas da mistura de 50 ml de água fria e 50 ml de água quente, com intervalo de 3 segundos cada leitura.
	Após anotar os valores das temperaturas, foram feitos os cálculos da variação da temperatura da água quente e da água fria adicionados no calorímetro, conforme a tabela 5. 
	
	ΙΔTΙ fonte 
fria (ºC)
	ΙΔTΙ fonte quente (ºC)
	30 g de H2O
	 27 -30,8 = 3,8 
	 40 - 30,8 =9,2
	50 g de H2O
	27,8 - 31,4 = 3,6
	40 - 31,4 = 8,6
	30 g de H2O
	28,5 - 33,8 = 5,3
	47 - 33,8 =13,2
	50 g de H2O
	28,3 - 34,9 = 6,6
	47 - 34,9 = 12,1
Tabela 5 - Valores da variação da temperatura na fonte quente e na fonte fria
Foi dada a fórmula para determinar o equivalente em água (W), e após feito os devidos cálculos, foi preenchida a tabela 6 com o equivalente em água de cada ensaio. 
Figura 2 – fórmula para determinar o equivalente em água (W)
	
	Equivalente em água (W)
	30 g de H2O
	 42,63 g
	50 g de H2O
	 69,44 g
	30 g de H2O
	 44,71 g
	50 g de H2O
	 41,66 g
Tabela 6 – equivalente da água (W) de cada ensaio, calculada conforme a equação dada. 
	Pode-se perceber, desta forma, que o equivalente em água do calorímetro pode ser dado pelas médias obtidas nas diferentes massas e temperaturas. Logo, o equivalente em água é de 49,61 g, ou seja, essa seria a massa de água para substituir o calorímetro e se obter as mesmas condições de equilíbrio térmico.
	Denota-se que o valor para o segundo valor de equivalente em água esteve em um valor acima dos demais, devido, possivelmente, por variações externas no ambiente laboratorial que podem ter afetado os resultados, como temperatura externa, manipulação das vidrarias, efeito de paralaxe no termômetro, entre outros.
CONCLUSÕES
A partir dos experimentos feitos com misturas de duas temperaturas mais elevadas que a temperatura ambiente, repetindo com diferentes massas, observou-se que a determinação do equivalente em água de um calorímetro baseia-se no princípio da conservação de energia em que o calor cedido pela água morna deve ser igual ao calor recebido pela água fria e pelo calorímetro.
Conclui-se com essa técnica que é possível determinar a equivalência em água para cada capacidade térmica requerida para o calorímetro.
REFERENCIAS 
HALLIDAY, D. & RESNICK, R. Fundamentos da Física 2. 8ª edição
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor.php
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetria-i.htm
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABnmkAA/relatorio-capacidade-termica-calorimetro-calor-especifico-solido