Determinação do Equivalente em Água do Calorímetro

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INTRODUÇÃO
Calorímetros são definidos como aparelhos para medir variações de energia em situações onde a temperatura desempenha papel primordial (SIMONE e JORGE 1990). Os Calorímetros são aparelhos que permitem estudar os processos de transferência de energia térmica e as propriedades térmicas dos materiais. Um calorímetro ideal não permite qualquer perda de energia térmica para o ambiente e o seu conteúdo pode ser considerado como um sistema isolado termicamente. É um sistema fechado que não permite trocas de calor com o ambiente semelhante à garrafa térmica. No calorímetro, utilizado para estes experimentos, foi utilizado um recipiente de vidro, para eliminar a propagação do calor por radiação e um recipiente de isopor para eliminar a propagação do calor por condução (RUSSEL 1994).
O calor especifico é a capacidade calorifica por unidade de massa. O calor é conservado e flui da substancia mais quente para a mais fria até que suas temperaturas se igualem (MOORE 1976). Uma capacidade calorífica elevada significa que uma determina quantidade de calor fluido para o sistema provocará uma pequena elevação da temperatura, enquanto que, se a capacidade calorífica for baixa, a mesma quantidade de calor provocaria uma grande elevação de temperatura (NETZ e ORTEGA, 2002).
Equivalente em água de um corpo é a massa de água que tem a mesma capacidade térmica do corpo, ou seja, é a massa de água que recebendo a mesma quantidade de calor fornecido ao corpo sofre a mesma elevação da temperatura que ele. Para sua determinação, utiliza-se o “Princípio da trocas de calor” (sem energizar o calorímetro), partindo de duas massas de água de água destiladas iguais, uma com temperatura aproximada de 10ºC abaixo da temperatura ambiente e a outra com a temperatura acima da temperatura ambiente (DANO 1985).
Baseado no Princípio da conservação de energia o cálculo do equivalente em água do calorímetro pode ser medido pela seguinte equação: 
 . . |Δt q|= W |Δt f| + . . |Δt f|
 Onde se refere as massas de água quente (q) e fria (f), é o calor específico da água, sendo 1 cal/g ̊, W é o equivalente em água do calorímetro, |Δt q|e |Δt f| são os variações de temperatura da água quente e fria, em módulo.
OBJETIVO 
Verificar a reprodutibilidade e os erros experimentais. 
MATERIAIS E REAGENTES
Calorímetro composto por frasco de Dewar. 
Termômetro 
Água destilada 
Proveta de 100 e 250ml 
Béquer 
Chapa aquecedora 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Primeiramente foi elaborado um calorímetro composto por frasco de Dewar, posteriormente para determinação do equivalente em água do calorímetro foi medido 50 ml e 100 ml de água destilada, sendo que foram realizadas triplicatas para cada volume para validação do erro, então foi colocado 50 ml de água destilada no calorímetro com a temperatura ambiente, no qual agitou-se lentamente e anotou-se a temperatura do sistema em cada 20 segundos, até que a mesma se mantivesse constante em 10 segundos. 
Em seguida foi aquecida água destilada a 40 ̊ C (cerca de 10ºC acima da temperatura ambiente), no qual a proveta foi riçada e tomado uma amostra de 50 ml para rapidamente ser colocado no calorímetro, agitou-se e registrou-se a temperatura a cada 10 segundos até que a mesma se mantivesse constante. Assim foi feita para o volume de 100 ml.
Figura 1. Calorímetro utilizado no experimento
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Para o cálculo de W foram utilizados os valores medianos da temperatura fria (Tf), temperatura quente (Tq) e temperatura constante (quente + frio) (Teq) para cada experimento. Os valores dos equivalentes de água para os volumes de 50 mL e 100mL foram tabelados.
Tabela 1. Valores da variação de temperatura, da determinação do equivalente em água com o volume de 50 mL de água. (Tf) Temperatura fria, (Tq) Temperatura quente, (Teq) Temperatura de equilíbrio.
	Tf (1)
	28
	Tq (1)
	38
	Teq
	35
	Tf (2)
	30
	Tq (2)
	40
	Teq
	36
	Tf (3)
	28
	Tq (3)
	38
	Teq
	36
	Média Tf
	28,6
	Média Tq
	38
	Média Teq
	35,6
Para realizar o cálculo do equivalente em água (W) do calorímetro, utilizou-se a Equação 1:
 . . |Δt q|= W |Δt f| + . . |Δt f| 
50g.(1cal..).│35,6ºC–38ºC│=W.│35,6ºC–28,6ºC│+50g.(1cal..).│35,6ºC–28,6ºC│
W = 31,2cal/ºC
Convertendo-se as unidades obteve-se:
W = 31,2cal/ºC x 4,184J = 130,75J/ºC
W = (130,75J/ºC) / (4,184J/g.ºC) = 31,2 g
Tabela 2. Valores da variação de temperatura, da determinação do equivalente em água com o volume de 100 mL de água. (Tf) Temperatura fria, (Tq) Temperatura quente, (Teq) Temperatura de equilíbrio.
	Tf (1)
	28
	Tq (1)
	38
	Teq
	33
	Tf (2)
	28
	Tq (2)
	38
	Teq
	34
	Tf (3)
	28
	Tq (3)
	38
	Teq
	34
	Média Tf
	28
	Média Tq
	38
	Média Teq
	33,6
Encontrou-se o valor correspondente do equivalente em água (W) para cada volume, de acordo as variações de temperatura, apresentados na tabela 3. 
 . . |Δt q|= W |Δt f| + . . |Δt f| 
100g.(1cal..).│33,6ºC–38ºC│=W.│33,6ºC–28ºC│+100g.(1cal..).│33,6ºC–28ºC│
W = 21,4cal/ºC
Convertendo-se as unidades obteve-se:
W = 21,4cal/ºC x 4,184J = 89,62J/ºC
W = (89,62J/ºC) / (4,184J/g.ºC) = 21,4 g
Tabela 3. Resultados do equivalente em água para os volumes de 50 e 100 ml.
	Volume de H2O
	(W) Equivalente em H2O
	50 ml
	31,2g
	100 ml
	21,4g
Com a temperatura a 10ºC e 20ºC à cima da temperatura ambiente, o equivalente em água encontrado foi 31,2g e 21,4g respectivamente. As variações dos resultados do equivalente em água (W) do calorímetro pode ser explicado através da lei zero da termodinâmica, quando duas regiões estão em contato através de uma fronteira diatérmica, a energia passa, na forma de calor, da região de temperatura mais elevada para a de temperatura mais baixa (ATKINS e PAULA 2002). O processo de transferência de água quente do béquer para a proveta, e depois para o calorímetro, houve perda de calor para o ambiente, uma vez que a temperatura ambiente era menor que a temperatura da água, outro fator importante a ser considerado é o termômetro utilizado, visto que os termômetros não eram digitais, podem ter ocorrido erros sistemáticos (SKOOG et al. 2006) associados à leitura da temperatura na escala do termômetro.
Só falta a conclusão
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.; PAULA, J. Físico-Química, v. 1 – 7.ed. rio de Janeiro: LTC, 2002.
DANO, H. S. Física Experimental I e II. Caxias do Sul, Editora na Universidade de Caxias do Sul, 1985.
MOORE, W. J. Físico – Química. Volume 1, 4º edição. São Paulo: Blucher, 1976.
NETZ, P. A. e ORTEGA, G. G. Fundamentos de Química Analítica, Editora Thomson, 8 ª edição. 2006.
RUSSEL, J. B. Química Geral, Vol. 1. 2ª edição, São Paulo, 1994.
SIMONI, J.A.; JORGE, R.A. Química Nova, 13 (1990) 108-111.
SKOOG et al. Fundamentos de Química Analítica, Editora Thomson, 8 ª edição. 2006.