BOMBA CALORIMÉTRICA

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Universidade Federal de Santa Catarina 
Físico-Química Experimental 
 
BOMBA CALORIMÉTRICA 
 
 
 
1.​ INTRODUÇÃO​	 
A energia é essencial para muitas das atividades que nos mantém vivos, vários processos e funções biológicas. Produzimos, transferimos e utilizamos energia durante toda a vida. 
A alimentação é a principal fonte, a partir de carboidratos, gorduras e proteínas desencadeamos uma série de reações que geram energia. Pode-se encontrar informações sobre a quantidade de cada um desses itens na embalagem dos alimentos. O poder calorífico, que é a quantidade de energia liberada na combustão de um elemento, também é dado, geralmente numa unidade conhecida como caloria. 
Vários outros processos podem ser usados como exemplo do grande valor da energia, como a queima de combustíveis, fabricação de máquinas geradoras de calor e a utilização deste para vários fins essenciais. 
 
2.​ OBJETIVO​	 
Empregar nossos conhecimentos sobre termoquímica, observando e medindo a variação da energia interna e da entalpia, num processo de combustão, utilizando a bomba calorimétrica. 
 
3.​ PARTE EXPERIMENTAL​	 
 
Para realizar a parte experimental utilizamos um calorímetro, um termômetro diferencial de Beckmann, ácido benzóico (para a parte um), naftaleno (para a parte dois) e um fio de ferro. Na primeira parte, realizamos um experimento teste com o ácido benzóico para padronizar os equipamentos. Já na segunda parte, realizamos o experimento desejado em si, da seguinte maneira: 
 
1. Cortamos 10 cm do fio de ferro e pesamos o mesmo juntamente com a massa de naftaleno a ser queimada. 
 
2. Colocamos a pastilha na bomba, conectando o fio de ferro aos terminais elétricos. 
 
3. Conectamos a bomba ao cilindro de oxigênio e abrimos as válvulas de saída e entrada para retirar o ar atmosférico. Depois fechamos a válvula de saída e deixamos o oxigênio da bomba entrar até a pressão interna atingir o valor de 20 a 25 kgf/cm². 
 
4. Medimos um volume de 2 litros no balão volumétrico e colocamos no recipiente. Depois colocamos a bomba dentro e conectamos os cabos elétricos. 
 
5. Fechamos a tampa da camisa adiabática e posicionamos o termômetro de Beckmann. Medimos a temperatura até ela se tornar constante, acionamos a chave de ignição, e depois medimos a temperatura em intervalos menores de tempo, admitindo tempos t1, t2, t3, ..., para as medidas seguintes, que variaram rapidamente. 
 
6. Por fim, desligamos o calorímetro e removemos a bomba. Medimos a sobra do fio para realização dos cálculos. 
 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1 Gráfico 
 
 
4.2 - Parte 1 do Experimento: 
Capacidade calorífica: 
m ​(naftaleno + fio) = 0,336g​	 
Qv = - C ∆T 
∆U ​Benz. + q ​	​fio =​ - C∆T 
C = 2.303,8 cal/° 
 
 
 
4.3 - Parte 2 do Experimento: 
Variação de energia (∆U) e variação de entalpia (∆H) 
m ​naftaleno = 0,303g​	 
∆U ​naftaleno + q ​	​fio = - C∆T​	 
∆U° ​naftaleno = - 2.753,9 cal / ∆U° = - 1.163.363,7 cal/mol​	 
∆H° = ∆U° + ∆nRT 
∆H° = 1.164.547,9 cal/mol ou ∆H° = 1.164,5 Kcal/mol 
Como referência tem os valores de ∆U = - 6.318 cal/g e ∆H = - 1.232,0 Kcal/mol; apresentando um erro de 5,5%, ou seja, não houve a queima completa do fio. 
Possíveis causas da não queima completa é ter sido pesado a massa errada, ou ter ocorrido vazamento durante o processo e também o termômetro estar errado. 
4.3 Reação do Naftaleno 
C​10H​ ​8(s) +​ 12 O​2(g) → 10 CO​	​2(g) + 4 H​	​2O​ ​(l) 
∆n = ∑ ​nº P (g) + ∑ ​	​nº R (g) 
∆n = 10 – 12 
∆n = - 2 
 
5. QUESTIONÁRIO 
1- O chocolate é feito basicamente por carboidrato e proteína, podemos calcular a porcentagem de cada um deles em 1 g de chocolate. Para sabermos a quantidade de calorias nessa amostra, botamos a massa de chocolate dentro do calorímetro junto com uma determinada quantidade de água. A temperatura constante vai ser atingida, queimando a amostra, o que leva a elevação da temperatura da água. Podemos utilizar a fórmula Q = m . c . ∆t , utilizando os valores tabelados dos calores específicos do carboidrato que no caso do chocolate é o açúcar e da proteína, que corresponde ao leite. No final somamos os resultados e assim adquirimos a quantidade de calorias no chocolate. 
 
2- Energia interna é a soma das energias, potencial e cinética, das moléculas que constituem uma substância. ∆U é a variação da energia interna, a qual pode ser alterada por um trabalho feito pelo sistema ou sobre o sistema, ou também por um aquecimento. Entalpia é a quantidade de energia contida numa substância que sofre uma determinada reação, a qual pode ser calculada através do ∆H que é a variação da entalpia. O ∆H de uma substância só difere do ∆U quando a transformação química da substância ocorrer sob pressão constante e não de volume constante. 
3- O experimento utiliza um calorímetro que mede o ∆U, com esse valor pode-se calcular o C, que é a capacidade calorífica total, utilizando a equação C = CH2O + Co. Ou seja, os 300 Cal/g significa que 1g desse alimento necessita de 300 000 calorias para elevar sua temperatura em 1 °C. 
 
6. CONCLUSÃO 
A partir de todo experimento, podemos concluir que a energia está presente em tudo ao nosso redor. Saber trabalhar com ela e entendê-la é de importância fundamental. 
Com essa prática, obtivemos mais conhecimento para analisar rótulos, entender e até produzir uma tabela nutricional, por exemplo. 
Todos os processos envolvidos na atividade podem ser usados de forma frequente dentro do curso de Engenharia de Alimentos, por isso concluímos que é um experimento primordial. 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
SEARS, YOUNG&FREEDMAN. ​Física II: Termodinâmica e ondas​. 14° Edição. São Paulo: Pearson.