Experimento de calor

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Universidade Federal de São Paulo
Instituto de Ciência e Tecnologia Departamento de Ciência e Tecnologia

Calor de Reação e Calor de Solução

Alexandre Augusto e Mateus Sousa Franco Bacharelado em Ciência e Tecnologia Turma B2 São José dos Campos – SP Outubro de 2011
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1. Introdução:
Em toda reação química existe uma diferença de energia entre os produtos e os reagentes. Isso ocorreporque no decurso da reação, as ligações dos reagentes são desfeitas e novas ligações são formadas, o que gera os produtos. Quanto à variação de energia, é possível classificar uma reação química em dois tipos: a) Reação Endotérmica: ocorre absorção de energia do meio reacional e os produtos possuem maior energia que os reagentes b) Reação Exotérmica: ocorre liberação de energia no meio reacional eos reagentes possuem maior energia que os produtos Observe os gráficos contidos na Figura 1.

Figura 1. Gráfico da energia em função do caminho da reação de reações exotérmicas e endotérmicas Para o estudo desse tipo de transformação, é interessante definir o conceito de entalpia. A entalpia é uma função de estado que nos permite calcular a variação de energia a pressão constante. É definida por= + . . Onde U é a energia interna, p é a pressão e V o volume. Consideremos uma expansão isobárica. = + . = + = − . ( â) ã = Com isso, conclui-se que a entalpia é o calor trocado à pressão constante. A variação da entalpia de reações químicas é medida a partir da diferença entre entalpia final e entalpia inicial. Vale lembrar que é impossível se medir a entalpia absoluta dassubstâncias, por isso que se utiliza a sua variação. Além das transformações químicas, existem transformações químicas que implicam na liberação ou absorção de energia. Na mudança de fase, por exemplo, para alterar o estado de organização das partículas constituintes e forças intermoleculares é necessário que haja consumo ou liberação de energia. Na Figura 2 estão apresentados os sentidos de mudançasde estado exotérmicas e endotérmicas.

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Figura 2. Esquema de mudanças de fase e sentidos exotérmicos e endotérmicos

O objeto utilizado para medir o calor trocado num sistema é um calorímetro. No caso desse experimento, a medida do calor trocado será feito pela variação da temperatura da água, pois a Primeira Lei da Termodinâmica garante que há conservação da energia térmica trocada emum sistema, por isso podemos admitir que todo o calor emanado da combustão e da solidificação será trocados com a água e com o recipiente, provocando o seu aquecimento (calor sensível). = ∆ Onde Q é o calor sensível trocado, é a massa da substância i, é o calor específico da substância i e ∆ é a variação da temperatura da substância i

2. Objetivos:
O objetivo desse experimento consiste emdeterminar o calor de combustão e o calor de solidificação da parafina utilizada em velas.

3. Materiais e Métodos:
- Balança - Vela - Latas - Termômetro - Parafina - Béquer de 250mL Procedimentos: a) Calor de Combustão da vela: Pesou-se a vela juntamente com a lata maior anotando a massa do conjunto. A lata menor foi pesada vazia e em seguida cheia de água até cerca de 2/3 da sua capacidade.Novamente, a lata com água foi pesada. A lata maior foi posicionada na base do suporte universal e a lata menor foi presa ao suporte com o auxílio de uma mufa e uma garra metálica. Mediu-se a temperatura inicial da água. A vela foi acesa e aqueceu a água dentro da lata menor. Após 5min, a vela foi cuidadosamente apagada e a temperatura final da água foi medida. A montagem do calorímetro estáilustrada na Figura 1. - Béquer de 50mL - Mufa - Garra Metálica - Pinça de Madeira - Suporte Universal - Agitador Magnético

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Figura 1. Esquema de montagem do calorímetro utilizado na primeira etapa do experimento b) Calor de Solidificação da vela: Primeiramente, pesou-se um tubo de ensaio vazio. Logo em seguida, esse mesmo tubo foi pesado contendo uma pequena quantidade de parafina. Encheu-se...
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