Calorimetria

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INTRODUÇÃO
	A calorimetria é a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. A Calorimetria é uma ramificação da termologia. As trocas de calor entre dois corpos de diferentes temperaturas podem proporcionar tanto uma mudança em seus estados de agregação molecular, como em suas temperaturas; sendo conveniente ressaltar que tais mudanças nunca ocorrem simultaneamente. Calorimetria significa “medida de calor”. Calor é o nome dado à energia térmica em transito de um corpo para outro devido a diferença de temperatura existente entre eles. Já a caloria (cal) é a quantidade de calor que deve ser fornecida a um grama de água, para elevar 
sua temperatura de 1º C.
Essa energia está associada à intensidade vibratória das partículas que constituem o corpo, sejam elas moléculas, átomos ou elétrons. A calorimetria é o princípio básico para o estudo da termodinâmica, que analisa não só as relações entre as energias térmica e mecânica, mas como também a transferência de calor, uma das operações mais usuais na indústria química. 
O calorímetro é basicamente constituído de uma câmara com paredes adiabáticas (não permite troca de calor), provida de um agitador e de um termômetro. A massa total dos componentes de um calorímetro é conhecida e constante e permite determinar a quantidade de calor liberado ou absorvido por uma transformação física ou química realizada em seu interior; o calor específico de uma substância; calor latente de uma substância e o calor de reação, etc 
 
Os corpos e as substâncias na natureza reagem de maneiras diferentes quando recebem ou cedem determinadas quantidades de calor. Alguns esquentam mais rápido que os outros. É a isso que chamamos de capacidade térmica. Mas a capacidade térmica não é uma propriedade da substância, ela depende também da massa e do calor específico para ser calculada e pode ser resumida na seguinte fórmula:
 (Equação -1)
Considerando c o calor específico sensível da substância de que o corpo é constituído. 
O calor específico pode ser definido como a capacidade térmica por unidade de massa e é uma característica da substância de que o material é feito. A capacidade térmica pode ser medida usualmente em cal/ºC e no Sistema Internacional em J/K, assim como o calor específico é medido usualmente em cal/gºC e, no Sistema Internacional em J/ kg K
Uma das consequências das trocas de calor, é a variação de temperatura do corpo. Para calcular essa quantidade de calor trocado é só usar a equação fundamental da calorimetria: 
 (Equação – 2)
Assim podemos dizer que o calor sensível depende da massa (m), do calor específico (c) e da variação de temperatura do corpo (ΔT).
OBJETIVO 
Calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do produto utilizando sua massa total (referencial) de 100g e considerando uma amostra de aproximadamente 2g. E obter o erro relativo percentual, comparando-se a quantidade calórica da massa referencial (valor real) em relação a valor calórico presente na amostra (valor teórico).
MATERIAIS UTILIZADOS 
Os materiais utilizados para realizar o experimento, foram:
Cadinho e Pistilo;
Caldo de Costela;
Balança;
Fio de Níquel-Cromo;
Pressurizador;
Sistema (Calorímetro Adiabático);
Água Destilada;
Termômetro.
Figura 1: Ilustração dos matérias utilizados como 
o cadinho e pistilo, calorímetro e o termômetro
Figura 2: Ilustração do caldo de costela utilizado
METODOLOGIA 
Inicialmente, foi triturado o caldo de costela no cadinho com auxilio do pistilo; 
Em seguida, foi retirada uma alíquota do caldo de costela triturado que foi pesado aproximadamente 2 g;
Posteriormente, introduz-se a cápsula com o material a ser analisado na bomba calorimétrica;
Foram medidos doze centímetros (12 cm) de fio fusível de níquel-cromo, o qual foi colocado nos orifícios do eletrodo garantindo que ele tocasse apenas na amostra, com o cuidado que não estivesse em contato com o cadinho que se localiza na tampa da bomba;
Na sequência a célula de explosão foi devidamente fechada e pressurizada com um intervalo entre 10 e 12 atm de oxigênio;
Foram colocados aproximadamente 2 litros de água destilada no interior do recipiente maior, onde a bomba foi mergulhada, verificando-se cautelosamente se não houve a formação de bolhas na superfície do líquido, pois, caso isso acontecesse, seria um sinal da ocorrência de vazamentos;
Após esse procedimento, foram inseridos os fios de ignição do calorímetro, fechando-se devidamente a bomba e colocam-se a liga de borracha no sistema de polias;
Aguardou-se por volta de três minutos (3 min) a estabilização da temperatura inicial do sistema medida com o auxilio de um termômetro inserido no equipamento para que este pudesse ser ligado;
Por fim, observou-se o aumento da temperatura num intervalo de 5 minutos até a sua estabilização, sendo esta a temperatura final do sistema.
E através dos valores obtidos, foi calculado .
RESULTADOS E DISCURSSÕES 
Através do experimento foi possível obter valores que possibilitou calcular a quantidade calórica real presente em cem gramas (100g) do caldo de costela, sabendo-se previamente que 4,75g desse produto equivale a 13000 cal (informação fornecida na caixa do caldo de costela).
Pela regra de três foi possível obter o resultado de calorias existente 4,75g: 
 
 
 
 
Em seguida, foi possível calcular o valor calórico da alíquota de (2g), sabendo que a capacidade térmica da bomba foi de 2,32 Kcal/ºC; a temperatura inicial obtida do sistema ( foi igual a 25,1ºC; e temperatura final obtida do sistema ( foi de 27,3ºC.
Com os valores obtidos durante o experimento, foi possível calcular a quantidade de calor trocado utilizando a equação 2:
 (Equação – 2) 
Com resultados obtidos anteriormente, foi possível calcular através de uma regra de três a quantidade teórica de calorias contidas 100g do produto: 
 
 
 
 
Por fim, foi possível calcular o erro relativo através da seguinte fórmula:
 (Equação- 3)
Substituindo os resultados anteriormente, temos: 
 
 
 
Podemos destacar que o percentual do erro relativo está dentro do aceitável, ou seja, o valor calórico informado na caixa do caldo de costela é apenas 5,76 % maior que o valor calórico teórico obtido nesse relatório.
 
CONCLUSÃO 
Concluímos que a calorimetria é de suma importância, pois através dela é possível determinar os teores calóricos presentes nos produtos ou substâncias de uso cotidiano para consumo humano. 
O experimento foi satisfatório, pois o percentual do erro relativo está dentro do aceitável, ou seja, o valor calórico informado na caixa do caldo de costela foi de apenas 5,76 % maior que o valorcalórico teórico obtido nesse relatório, porém não podemos desprezar possíveis erros durante o experimento como pequenos erros aleatórios decorrentes de trocas de calor entre a água e o ambiente por problemas de vedação do calorímetro e também pela entrada de energia durante o processo de agitação, e erros sistemáticos são causados pela calibração dos aparelhos (balança, termômetro, cronômetro e fonte).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
FERENCE, M. JR. et al. Curso de física: Calor. São Paulo: Editora Edgard Blücher.
HALLIDAY, D. et al. Fundamentos de Física 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 6a Edição. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2002.
SONNTAG, B. Fundamentos da Termodinâmica. 8ª edição, editora Blucher,2013
TIP LER, P; MOS CA, G. Física para cientistas e engenheiros: Mecânica, Oscilações e ondas, Termodinâmica. Volume 1, Editora LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2009.