Relatório - Química Geral - Aquecimento e Medida de Temperatura

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE - UniBH
 Prof.ª Patrícia Barragán Dutra
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO - EXPERIMENTO 04: Aquecimento e Medida de Temperatura
Autores:
Amanda Corrêa
Filipe Dias
Nicolli Schettino
Tamires Miranda
 BELO HORIZONTE, ABRIL - 2015.
Introdução
Em muitos trabalhos científicos, haverá a necessidade de se aquecer materiais para realizar experiências. Uma maneira simples de se conseguir isso em um laboratório é queimando gás de cozinha ou gás liquefeito de petróleo (GLP), através de uma ferramenta. Claro que existem ferramentas específicas para isso, como por exemplo, o bico de gás. Entretanto, alguns cuidados que devem ser obrigatoriamente tomados.
Objetivo 
O objetivo do presente relatório é citar os procedimentos que são necessários ao se aquecer um material, as ferramentas que devem ser usadas e uma análise sobre um experimento de aquecimento de um líquido.
Parte Experimental
Materiais:
Bico de Bunsen
Termômetro
Becker
Suporte
Tela de Amianto
Pérolas de Vidro.
Água Destilada.
- Bico de Bunsen: É um bico de gás vertical conectado a uma base. Essa base possui registro por onde é regulado o fluxo de gás. Um pouco acima desse registro existe uma passagem de ar que pode ser aberta ou fechada, essa abertura tem a função de dosar a quantidade de ar consumido na queima do gás.
- Tela de Amianto: É colocada no suporte com a finalidade de distribuir uniformemente o calor das chamas do bico de Bunsen por toda a superfície do recipiente do material aquecido.
- Pérolas de Vidro: São colocadas no interior do recipiente de um liquido a ser aquecido. No momento em que são formadas bolhas de vapor do liquido no interior do recipiente e essas bolhas se movimentam, elas movem as pérolas de vidro misturam as partes mais quentes do liquido com as partes frias, homogeneizando a temperatura em todas as partes do liquido evitando assim a projeção do material. 
Métodos:
Serão verificadas as medidas graduadas do termômetro, tais como a capacidade máxima e a menor medida especificada.
Serão verificadas as chamas do bico de Bunsen em relação ao oxigênio dosado para a queima.
Será medida com o termômetro a temperatura inicial da agua destilada. 
Será feito o aquecimento de agua destilada, e serão anotadas medidas de temperatura periodicamente ao longo do tempo.
 Resultados
Inicialmente, foram identificadas no termômetro as medidas de capacidade, menor unidade de medida, e o desvio avaliado. Os resultados seguem no quadro abaixo:
	Aparelho
	Capacidade
	Menor Unidade
	Desvio Avaliado
	Termômetro
	150 °C
	°C
	0,5 °C
Em seguida, foram seguidos os passos para ligar as chamas do bico de Bunsen. 
Foram abertos o registro geral de gás da sala, os registros abaixo e acima da mesa e o registro do bico de Bunsen. Com a abertura de ar fechada, foi iniciada a combustão usando-se um palito de fósforo aceso. Com bico de Bunsen ativo com chamas, foi verificado que na ausência ou deficiência de passagem de ar pela abertura, as chamas tem uma coloração amarelada, e liberam mais poluentes, como a fuligem (C(s)). Além disso, as chamas amareladas tem temperatura menor gastando a mesma quantidade de combustível, logo elas têm eficiência menor. Quando a abertura de ar foi totalmente aberta, as chamas passaram a ser azuladas, e a liberação de poluentes diminuiu. As chamas azuladas possuem temperatura maior gastando a mesma quantidade de combustível, sendo assim elas têm eficiência maior. 
Posteriormente foi iniciado o processo de aquecimento de um Becker contendo 120 ml ± 25 ml de agua destilada e 20 pérolas de vidro. Como o suporte com a tela de amianto já estava montado sobre a mesa, o Becker foi colocado sobre essa tela, depois foi instalado o termômetro no suporte com o seu bulbo mergulhado na agua destilada, após isso, foi medida a temperatura inicial da agua destilada:
Finalmente, o bico de Bunsen acesso foi posicionado logo abaixo da tela de amianto, iniciando o aquecimento. Durante o aquecimento foram feitas medições periódicas ao longo do tempo. 
A tabela e o gráfico de Temperatura (°C) x Tempo (s) estão nas páginas seguintes.
	TEMPO
(seg)
	TEMPERATURA
(°C)
	0
	25,5
	30
	28,0
	60
	29,0
	90
	30,0
	120
	32,0
	150
	36,0
	180
	40,0
	210
	42,0
	240
	46,0
	270
	49,0
	300
	53,0
	330
	55,0
	360
	58,0
	390
	61,0
	420
	63,0
	450
	66,0
	480
	70,0
	510
	73,0
	540
	75,0
	570
	77,0
	600
	79,0
	630
	80,0
	660
	82,0
	690
	83,5
	720
	85,0
	750
	87,0
	780
	88,5
	810
	90,0
	840
	91,0
	870
	91,5
	900
	93,0
	930
	93,0
	960
	93,0
Tabela 1. Valores de temperatura (°C) em relação ao tempo (seg).
Gráfico 1. Temperatura (°C) em função do Tempo (seg).
 Com o passar dos segundos e constante exposição à chama, foi verificado que se formaram bolhas no interior do liquido, tais bolhas são vapor de agua (H2 O(g)) proveniente do superaquecimento das partes mais quentes do interior do liquido. No momento que a pressão do vapor superava a pressão atmosférica, ele emergia para a superfície. Com relação a este evento constatou-se a importância da tela de amianto e das perolas de vidro, que tinham a finalidade de aproximar o máximo possível à homogeneidade da temperatura em todos os pontos no liquido. O risco de projeção do material contido no recipiente é bem maior caso não se use esses dispositivos.
No momento em que a temperatura da agua destilada se aproximou de 93,0 °C ± 0,5 °C houve uma estabilização da temperatura e a manutenção de um processo constante de ebulição. A diferença que ocorreu entre o valor medido e o valor esperado, que era de 100.0 °C pode ser explicado através do fato de que a pressão atmosférica do lugar onde a medição foi feita influi diretamente na temperatura de ebulição do material.
A temperatura de ebulição da agua a um local com 1atm de pressão atmosférica é 100.0 °C, e constatando que o local onde foi feita à medida esta a certa altitude acima do mar, foi verificado que este seria o motivo da diferença de temperaturas.
Finalizadas as medições, o bico de Bunsen foi desligado, juntamente, com os seus registros de segurança.
Conclusões
Em um laboratório é necessário ter as ferramentas certas e seguir os procedimentos corretos para o aquecimento de um material e faze-lo com segurança. Conclui-se que a importância de se conhecer bem essas ferramentas e procedimentos é grande, basta verificar que o aquecimento é uma atividade quase que corriqueira num laboratório e tal atividade envolve muitos riscos.
 Pode-se concluir, também, que o local de um determinado tipo de medição pode influenciar os resultados alcançados, em um sentido mais amplo, pode-se verificar que muitos fatores como, ambientais, climáticos, geográficos ou etc., podem modificar os resultados obtidos. Assim é importante, conhecer os fatores que podem causar interferência, tomar cautelas com objetivo de reduzir ao máximo as influências, e admitir uma margem de erro.
Exercícios Complementares
Para acender um bico de gás é mais correto: 
R: Abrir a válvula de gás e acender o fósforo.
Para regular a altura da chama e, a seguir, regular sua cor, deve-se:
R: Regular a entrada de gás e, depois, a entrada de ar.
Qual é o tipo de material químico que é perigoso estar próximo de um bico de gás em funcionamento?
R: Fogo, pois dependendo da quantidade de gás que foi expelida – sem queima -, oferece risco de explosão, além de qualquer material inflamável.
Como se reconhece que um bico de gás, em funcionamento, não está regulado?
R: Quando chama está mais alta do que o necessário, oferecendo risco a quem está próximo. É interessante atentar-se também a tonalidade da chama, pois quando mais azulada for, significa que aqueima está sendo proporcional a quantidade de gás ejetada.
Como se regula um bico de gás para evitar combustão incompleta?
R: Combustão incompleta acontece quando não há oxigênio suficiente para consumir todo o combustível – gás. Logo, é necessário que haja uma entrada de oxigênio suficiente para que a queima seja eficiente (quando alcança o tom azulado – “chama perfeita”).
Cite alguns produtos indesejáveis da combustão incompleta.
R: Fuligem (C(s)) e monóxido de carbono (CO(g)), por exemplo.
Qual é o inconveniente do superaquecimento dos líquidos?
R: Principalmente, a formação de bolhas que são as moléculas do líquido na forma gasosa revestidas pelas moléculas ainda em forma sólida pelo efeito da tensão superficial, formando assim uma espécie de membrada elástica ao redor do vapor.
Como a tela de amianto e as pérolas de vidro evitam o superaquecimento?
R: A tela de amianto colocada sob um béquer, onde se aquece água, espalha o calor evitando que uma região do fundo do recipiente sofra superaquecimento. As pérolas de vidro movimentando-se no meio de um líquido em aquecimento fazendo com que o mesmo ocorre de uma forma homogênea. 
Por que o bulbo do termômetro não deve encostar-se ao fundo ou nas paredes do béquer?
R: Para não ocorrer troca de calor com o vidro, alterando a temperatura apresentada no termômetro, conservando assim a qualidade do experimento.
Porque, durante a ebulição, a temperatura permaneceu constante? 
R: A temperatura permanece constante porque, para passar completamente do estão liquido para o gasoso, a ligação entre todas as moléculas precisa ser quebrada.
Suponha que o gás de cozinha seja constituído apenas de butano (C4H10(g)).
a) Escreva a equação balanceada da combustão completa do butano, supondo que este reaja com o oxigênio (O2(g)) do ar produzindo apenas gás carbônico (CO2(g)) e água (H20(I)).
A reação da combustão completa balanceada do gás butano é:
2 C4H10(g) + 13 O2(g) 8 CO2(g) + 10 H2O(g)
b) Supondo que a reação produza apenas monóxido de carbono (CO(g)) e água, escreva a equação balanceada dessa combustão incompleta.
A reação da combustão incompleta (monóxido de carbono) balanceada do gás butano é: 
2 C4H10(g) + 9 O2(g) 8 CO(g) + 10 H2O(g)
c) Supondo que os produtos da reação sejam apenas fuligem (C(g)) e água, escreva a equação balanceada dessa combustão incompleta.
A reação da combustão incompleta (fuligem) balanceada do gás butano é: 
2 C4H10(g) + 5 O2(g) 8 C(g) + 10 H2O(g)
Compare as quantidades de oxigênio consumidas em cada reação e relacione a quantidade de oxigênio consumida com a combustão completa e incompleta.
R: Analisando as quantidades de oxigênio consumidas, podemos confirmar que para haver uma combustão completa é preciso de oxigênio suficiente para isso. Caso contrário, a queima será ineficiente, havendo consumo de combustível desnecessário e expelindo produtos tóxicos e prejudiciais ao meio ambiente e a quem possa estar exposto.
Referências Eletrônicas
http://www.mundoeducacao.com/quimica/combustao-completa-incompleta.htm
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAsvUAI/destilacao-cristalizacao
http://www.prolab.com.br/produtos/materiais-de-metal/tela-de-amianto
http://pt.wikipedia.org/wiki/Superaquecimento
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_superficial
http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Ponto_de_ebuli%C3%A7%C3%A3o
Os links foram acessados nos dias 13 e 14 de abril de 2015.