RELATORIO QUIMICA - CALORIMETRIA

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ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: QUIMICA GERAL
2017.1
ANDERSON ALEXANDRE CARVALHO DE ARAÚJO
PRÁTICA 3: CALORIMETRIA.
SOBRAL
24/05/2017
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1 INTRODUÇÃO
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, o calor é transferido do corpo mais quente para o mais frio, mas essa transferência pode ocorrer por três mecanismos: irradiação, convecção e condução.
A propagação de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas e é propagado no vácuo, é denominado irradiação. O fornecimento de calor do sol para a terra e o aquecimento do meio através da fogueira, são alguns exemplos de irradiação.
A convecção e a condução, foram as transferências de calor observadas na pratica 3. A convecção ocorre por causa da diferença de densidade entre vapores, e assim formando uma corrente de convecção responsável por transferir calor para todo o liquido. Já a condução, transfere calor através da agitação molecular entre materiais, fazendo um corpo aquecer por meio do outro, pelo fornecimento de calor de uma molécula para a outra.
A transferência de calor entre corpos, nem sempre provoca variações de temperaturas equivalentes entre eles. As grandezas, capacidade térmica e calor especifico, explicam tal fato.
A capacidade térmica é resumidamente conceituada pela quantidade de calor necessária para variar uma unidade de temperatura. As capacidades térmicas entre corpos de mesma composição, mas com massas diferentes, não são equivalentes. Logo existe uma relação de proporcionalidade entre capacidade térmica e massa, explicado pelo calor especifico.
O calor especifico do material é resumidamente conceituado por ser a quantidade necessária de calor a transferida à 1 grama do material para variar sua temperatura em 1 grau Celsius.
Essas grandezas podem ser definidas pelo uso do calorímetro, e o processo de definição se chama calorimetria. E a pratica 3 foi exatamente definir essas grandezas através da calorimetria, que será melhor explicada ao decorrer do relatório.
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2 OBJETIVOS
Observar os fenômenos de transferência de calor, pelos processos de condução, convecção e irradiação, para assim tirar conclusões sobre seus conceitos. Através destes conceitos, determinar a capacidade térmica do calorímetro e os calores específicos dos materiais a serem estudados. Depois de determinados os calores específicos, é feita a comparação entre os valores tabelados.
 
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3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1 MATERIAIS
Água destilada;
Aquecedor;
Balança;
Béquer (250ml);
Calorímetro; 
3 diferentes corpos metálicos;
Pisseta;
Pinça;
Proveta (150ml);
Termômetro.
3.2 Parte A
Colocou-se 50ml de agua destilada à temperatura ambiente na proveta;
Pesou-se a proveta com água;
Transferiu-se toda a água para o calorímetro;
Mediu-se a temperatura da agua fria com o termômetro;
Tampou-se o calorímetro, para que não ocorra transferência de calor com o meio externo;
Colocou-se outra quantidade de agua destilada no béquer;
Aqueceu-se a agua;
Mediu-se a temperatura da agua quente com o termômetro;
Transferiu-se 50ml da agua quente para a proveta;
Transferiu-se a agua da proveta para o calorímetro;
Mediu-se a temperatura de equilíbrio da agua no calorímetro.
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3.3 PARTE B
Colocou-se 100ml de agua a temperatura ambiente na proveta;
Pesou-se a agua em uma balança;
Transferiu-se a agua para o calorímetro;
Mediu-se a temperatura da agua com o termômetro;
Tampou-se o calorímetro para eu não ocorra troca de calor com o meio externo;
Pesou-se os corpos metálicos em uma balança;
Aqueceu-se cada um dos corpos em um béquer com agua até a ebulição;
Mediu-se a temperatura de cada corpo dentro do béquer;
Retirou-se cada corpo e transferiu-se para calorímetros diferentes;
Agitou-se o calorímetro com o corpo quente, para que houvesse uma troca de calor o mais rápido possível;
Mediu-se a temperatura de equilíbrio no calorímetro com cada corpo, com o termômetro.
 
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4 RESULTADO E DISCURSSÃO 
4.1 Parte A
A parte “A” tem como objetivo encontrar a capacidade térmica do calorímetro, para que na parte “B”, possa encontrar o calor especifico de cada corpo. A capacidade térmica do calorímetro é encontrada através da transferência de calor entre a agua quente e a agua fria dentro dele.
A condução e a convecção são os mecanismos de transmissão de calor observadas nessa parte da pratica 3. A condução é observada no aquecimento da agua no béquer, provocado pela troca de calor entre suas moléculas, para depois transferi-la para o calorímetro. Já a convecção é observada já dentro do calorímetro com a troca de calor fornecida pelas correntes de convecção provocadas pela diferença de densidade de vapores.
É muito importante ressaltar a importância da vedação do calorímetro, nesse experimento, pois deve-se evitar a troca de calor com o ambiente, pois isto irá acarretar em erros na determinação da capacidade térmica do calorímetro.
Para determinar o valor da capacidade térmica do calorímetro (C), é necessário antes calcular a quantidade de calor fornecida pela agua quente (Qq) e pela a agua fria (Qf). Tem-se assim:
 
Onde:
Qq = Quantidade de calor fornecida pela agua quente;
Qf = Quantidade de calor fornecida pela agua fria;
Mq = Massa da agua quente;
c = Calor especifico da agua: 1cal/g °C;
ΔT1 = Temperatura quente (Tq) – Temperatura de equilíbrio (Te);
ΔT2 = Temperatura de equilíbrio (Te) – Temperatura fria (Tf).
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Tabela 1:
	
	ÁGUA FRIA
	ÁGUA QUENTE
	TEMPERATURA (°C)
	25 
	49 
	MASSA (g)
	49 
	47 
	TEMPERATURA DE EQUILIBRIO (°C)
	36 
	36 
	
	
	
Observando a tabela 1, e substituindo os valores certos nas equações (1) e (2), obtem- se que a quantidade de calor da agua quente (Qq) equivale à 611 cal e a quantidade de calor da agua fria (Qf) equivale à 539 cal.
Para encontrar a capacidade térmica do calorímetro, pode-se aplicar qualquer uma das formulas:
Onde:
C = Capacidade térmica do calorímetro;
Qc = Quantidade de calor do calorímetro; 
ΔT3 = Temperatura de equilíbrio (Te) – Temperatura inicial (Ti);
m = Massa do calorímetro;
c1 = Calor especifico do calorímetro. 
Observa-se que ainda falta descobrir a quantidade de calor do calorímetro, assim aplica-se a relação:
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Então, substituindo os resultados das equações (1) e (2), descobre-se aplicando a equação (4) que a quantidade de calor do calorímetro (Qc), equivale à 72 cal. 
A temperatura inicial do calorímetro (Ti) é igual à da agua fria, 25°C, e a temperatura de equilíbrio é igual à da mistura das aguas, já que elas estão no calorímetro. Já que não se conhece nem a massa e nem o calor específico do calorímetro, aplica-se a equação (3), obtém-se o valor da capacidade térmica equivalendo à 6,54 cal/g °C.
4.2 PARTE B
Após ter descoberto o valor da capacidade térmica do calorímetro, agora pode-se determinar o valor de cada calor especifico dos corpos de prova metálicos. A parte “B” é exatamente a determinação desses calores específicos e a comparação deles com os valores tabelados. Para assim identificar qual a composição dos corpos A, B e C, de acordo com esses valores.
O calor especifico é como se fosse a identidade de cada material, assim está grandeza varia para diferentes materiais. Ele consiste na quantidade de calor fornecida a 1g do material para que ocorra a variação de 1°C.
A exemplo da agua que possui o calor especifico igual a 1cal/g°C, onde este valor é de relativamente alto, permitindo que os seres vivos realizem suas funções vitais.
Para descobrir o valor do calor especifico, para cada corpo é necessário observar em quais meios o corpo se encontra. No caso dessa experiência os corpos estão dentro mergulhados na agua, dentro do calorímetro. Logo, para encontrar o calor especifico de cada corpo, aplicam-se as formulas:
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Onde:
Qcp = Quantidade de calor do corpo prova;
Mcp = Massa do corpo prova;
cp = Calor especifico do corpo prova;ΔTp = Temperatura do corpo aquecido – Temperatura de equilíbrio;
Tabela 2:
	CORPO DE PROVA
	ÁGUA
	CORPO DE PROVA
	TEMPERTATURA DE EQULIBRIO
	
	MASSA (g)
	TEMPERATURA (°C)
	MASSA (g)
	TEMPERATURA (°C)
	
	A
	105
	26
	50
	90
	29
	B
	104
	26
	30
	90
	30
	C
	106
	26
	90
	90
	28
Então observando a tabela 2, substitui-se os valores na equação (9), encontrando os valores 0,11 cal/g°C, 0,25 cal/g°C e 0,040 cal/g°C, para os corpos de prova A,B e C respectivamente.
Tabela 3:
	METAL
	CALOR ESPECIFICO (cal/g°C)
	FERRO
	0,11
	ALUMINIO 
	0,22
Comparando os valores obtidos com os valores tabelados, contidos na tabela 3, constatou-se que, o corpo A e B , são ferro, alumínio respectivamente. O corpo C não teve nenhum comparativo, devido a erros humanos na medição.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.................................................................................... 07
Tabela 2.................................................................................... 09
Tabela 3.................................................................................... 10
 
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5 CONCLUSÃO
Através dessa prática pôde-se concluir que existem três formas de transmitir calor: condução, convecção e irradiação. Esses mecanismos são responsáveis por várias funções para manter o equilíbrio da vida na terra. A partir deles também é possível calcular a capacidade térmica e o calor especifico de cada material, permitindo assim o conhecimento do material para determinado uso.
Provou-se também nessa pratica, a primeira lei da termodinâmica, pois percebeu-se a elevação da temperatura da agua fria quando foi colocada a agua quente dentro do calorímetro. A vedação dos sistemas, para que o sistema não trocasse calor com o meio, foi essencial nessa comprovação.
O cuidado no manuseio dos materiais, também foi de extrema importância, principalmente para manusear o aquecedor. O aquecedor (mergulhão), só deve ser ligado e desligado dentro de um recipiente com liquido, pois assim evita o filamento aquecedor de estourar e queimar o usuário.
Devido ao fato de a balança usada na pratica não ser analítica e também devido a erros humanos na medição de volumes, o corpo de prova C, não pôde ser constatado. Pois o valor encontrado do seu calor específico, não se aproxima de nenhum metal, logo, necessitasse de um novo experimento, para identificar o corpo C.
O experimento da pratica 3, também não teve uma uniformização de tempo no aquecimento da agua e da mistura agua e corpo de prova. Então isso afetou muito os resultados obtidos, principalmente na determinação do calor especifico do corpo de prova.
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REFERÊNCIAS
• BALL, D. W. Físico Química. São Paulo: Pioneira Thomson Learning,
2005.
 
• UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Tabela de calor especifico de várias substancias. Disponível em: 
< http://fep.if.usp.br/~profis/experimentando/diurno/downloads/Tabela de Calor Especifico de Várias Substancias.pdf. Acesso em 03 jun.2017.
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SÚMARIO
 INTRODUÇÃO...............................................................................................02
 OBJETIVOS...................................................................................................03
 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.............................................................04
 MATERIAIS....................................................................................................04
 PARTE A........................................................................................................04
 PARTE B........................................................................................................05
 RESULTADO E DISCUSSÃO........................................................................06
 PARTE A........................................................................................................06
 PARTE B........................................................................................................07
 CONCLUSÃO.................................................................................................09
REFERÊCIAS.......................................................................................................10