relatorio 5 variação da energia interna da agua v1.0

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 
 
Relatório V
Variação da Energia Interna da Água no Ponto de Ebulição
Curso:Química
Turma: C01
Disciplina MAF 1930
Goiânia
18/11/2017
Resumo
Experimento realizado para determinar experimentalmente a variação da energia interna e da entalpia da água no ponto de ebulição (373,15K). Se um volume de água, sob pressão constante de 1,0 atm, é aquecido até seu ponto de ebulição e em seguida é fornecido energia calorífica através de um resistor durante um intervalo de tempo, observa-se que há vaporização da água, sendo possível calcular a variação da entalpia e a variação da energia interna da água no ponto de vaporização. O procedimento experimental consiste em pesar e depois aquecer com um mergulhão uma massa de água até o ponto de ebulição, deixar ferver durante 1 minuto, desligar o mergulhão, deixar a massa de água vaporizar e trocar calor com o ambiente, medir a massa de água após ela ferver e calcular a variação da massa de água. No final do procedimento o valor médio da variação da massa foi 32,86g, o valor médio da variação da entalpia foi de 60,20kJ e o valor médio da variação da energia interna foi de 54,55kJ. Comparando com dados teóricos, observou-se um aproveitamento de aproximadamente setenta e cinco por cento (75%) do experimento. Após a análise dos dados, pode ser constatado que o experimento cumpriu seu objetivo, apesar de erros experimentais e diferença nos valores obtidos.
Objetivos
O objetivo desta experiência é determinar experimentalmente a variação da energia da energia interna e da entalpia da água destilada no ponto de ebulição (373, 15).
Fundamentos Teóricos
As moléculas de um corpo estão em constante agitação. Essa agitação pode ser maior ou menor dependendo tanto da temperatura quanto do estado físico da substância observada. Também podemos verificar que estas moléculas sofrem e exercem força sobre suas vizinhas (força de coesão). Para substâncias no estado sólido, por exemplo, essa força é análoga àquela que atua num sistema de duas esferas unidas por uma mola. Nos estados líquido e gasoso a situação é diferente. Tanto a agitação das moléculas, quanto a interação entre elas influencia o estado físico de uma substância. [2]
Podemos dizer, então, que a energia interna é a energia que um sistema de partículas possui em virtude tanto do seu grau de agitação, quanto da sua interação. [2]
De uma maneira geral, a variação da energia interna de um sistema é: [1]
 (equação 1)
onde é o trabalho de expansão e é o trabalho extra, além da expansão. Se o sistema for mantido a volume constante e que não haja realização de trabalho extra, temos: [1]
 (equação 2)
	Por outro lado, a energia fornecida como calor por uma corrente, i, de uma fonte de tensão, V, a um sistema, durante um intervalo de tempo, t, é: [1]
 (equação 3)
onde
 (equação 4)
sendo P a potência elétrica em Watts. [1]
	Se um volume de água, sob pressão constante de 1,0 atm, é aquecido até o seu ponto de ebulição e em seguida, é fornecido energia calorífica através de um resistor elétrico (por exemplo, um mergulhão) em contato térmico com a água em ebulição, durante um intervalo de tempo, observa-se que há vaporização da água. Portanto pode-se calcular a variação da entalpia e da variação da energia interna da água no ponto de vaporização. [1]
	Como a vaporização ocorre a pressão constante, a variação da entalpia é o calor fornecido pelo mergulhão, [1]
 (equação 5)
A variação da entalpia molar da evaporação da água é igual a variação da entalpia dividida pelo número de mols, n, de água que foi evaporado. [1]
 (equação 6)
	A variação da energia da energia interna molar da água no ponto de ebulição, admitindo que o vapor tenha um comportamento de um gás ideal é dada por: [1]
 (equação 7)
onde é a variação do número de mols de gás (vapor de água) no processo e R é a constante universal dos gases (R=8,314 J/Kmol). [1]
Procedimento Experimental
	O procedimento consistiu em, primeiramente pesar 200 g de água destilada em um béquer de 500 mL. Pesou-se e em seguida encaixou-se no copo de isopor, com o objetivo de servir como um isolante térmico. Após, inseriu-se o mergulhão desligado no béquer com água e logo em seguida tampou-se com o vidro de relógio com o intuito de reduzir a perca de amostra, como apresentado nas imagens 1 e 2 a seguir.
Imagens 1 e 2: Na imagem 1 mostra-se inserindo o mergulhão ao béquer, enquanto que na imagem 2 já mostra todo o sistema montado e tampado pelo vidro de relógio.
	Após toda a montagem do sistema, ligou-se o mergulhão na tomada 220 V para aquecer a água até seu ponto de ebulição. Ao atingir o ponto de ebulição soltou-se o tempo no cronometro, com o objetivo de deixar a água ferver por um minuto. Após um minuto, desligou-se o mergulhão da tomada, retirou-se o béquer do copo de isopor e aproximou-se do ar condicionado no intuito de esfriar a água mais rapidamente, para que em seguida possa-se pesá-lo na balança. Após esfriar pesou-se novamente a água na balança e anotou sua massa. 
Resultados e discussão
No quadro 1 a seguir contem os resultados experimentais obtidos através do experimento realizado com base nas massas pesadas da água antes e depois do procedimento experimental assim como o tempo cronometrado da permanência do mergulhão no béquer após o ponto de ebulição da água.
Quadro 1: valores obtidos no procedimento experimental realizado em laboratório.
	
	Proc. 1
	Proc. 2
	Valor Médio
	Desvio
	M1
	200,16
	200,12
	200,14
	0,02
	M2
	171,23
	163,33
	167,28
	3,95
	TEMPO (S)
	1:00:06
	1:00:34
	1:00:20
	0:00:14
	No quadro 2 apresenta-se os resultados dos cálculos realizados com os dados experimentais, determinando a variação de entalpia e a energia interna do sistema calculados utilizando as fórmulas apresentadas na fundamentação teórica do relatório.
Quadro 2: cálculos realizados através dos resultados experimentais.
	
	Valor Médio
	Massa do vapor
∆m = m1 – m2 (g)
	32,86
	q (kJ) (Equação 3)
	60,20
	n(mols de vapor)
	1,82
	 (KJ) (equação 5)
	60,20
	 (KJ/mol) (equação 6)
	33,07
	 (KJ) (equação 7)
	54,55
	 (KJ/mol)
	29,97
	No quadro 3 foi realizada uma comparação dos resultados experimentais com dados teóricos encontrados na literatura, e através dele consegue-se determinar a confiabilidade do experimento.
Quadro 3: comparação dos resultados experimentais com dados teóricos.
	
	Valores Experimentais
	Valores Teóricos
	 (KJ/mol)
	33,07
	44,00
	 (KJ/mol)
	29,97
	40,89
	Comparando os valores teóricos com o experimental, observou-se um aproveitamento de aproximadamente setenta e cinco por cento (75%), que representa o quanto o experimento foi coerente com a teoria.
Os vinte e cinco por cento (25%) restantes representam os erros operacionais que obteve durante o procedimento, tais como: cronometragem possivelmente imprecisa, respingos de água para fora do béquer durante ebulição, água remanescente no vidro relógio após a condensação do vapor de água, isolamento do béquer improvisado e pouco eficiente, pesagem imprecisa, restos de água que ficaram no mergulhão ao retira-lo do béquer, entre outros erros operacionais ocasionando resultados menos precisos.
Conclusão
O experimento foi capaz de mostrar a variação da energia interna e da entalpia da água no ponto de ebulição através dos cálculos feitos com dados obtidos no experimento. Com isso obteve-se um aproveitamento de aproximadamente setenta e cinco por cento (75%), quando comparado com dados teóricos retiradosda literatura. Contudo, apesar dos erros operacionais ocorridos durante o experimento, considerou-se o objetivo do experimento cumprido. 
Bibliografia
[1] JÚNIOR, Adolfo Franco. Laboratório de Físico-Química; Teoria e Prática. 2ª Edição. Editora VIEIRA. 
[2] Professora Denise Borges Sias, Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas – CEFET-RS, ENERGIA INTERNA, CALOR, TEMPERATURA..., disponível em: http://www2.pelotas.ifsul.edu.br/denise/caloretemperatura/energiacaltemp.pdf . Acesso em: 17/11/2017 as 10:23 h.