Portifófio Termodinâmica

TERMODINÂMICA Roteiro Aula Prática 2 ROTEIRO DE AULA PRÁTICA NOME DA DISCIPLINA TERMODINÂMICA Unidade U1INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA Aula A1 CONCEITOS INTRODUTÓRIOS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA Tempo previsto de execução de aula prática 2h OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática A temperatura é uma grandeza que representa a medida do grau de agitação térmica das moléculas de um corpo e sua medição precisa é fundamental em diversas aplicações científicas e industriais Esta prática tem por objetivo que você aprenda a estabelecer a relação entre um termômetro a álcool e um termoscópio utilizar diferentes escalas termométricas e aplicar esses conceitos na calibração de termômetros Além disso você será capaz de coletar e interpretar dados experimentais construir gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da coluna líquida e entender a importância dessas medições em contextos reais de engenharia e ciências aplicadas SOLUÇÃO DIGITAL OBRIGATÓRIO SE HOUVER APARECER PARA TODOS Infraestrutura mínima necessária para execução O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno Recomendase utilizar o Google Chrome para Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7 ambos atualizados Além disso é essencial uma conexão de internet estável com um bom teste de velocidade EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI CAMPO OBRIGATÓRIO APARECER PARA TODOS Por se tratar de uma prática simulada não são necessários equipamentos de proteção individual para o uso do ambiente virtual Entretanto durante os procedimentos práticos dentro do laboratório virtual o aluno precisará equipar os EPIs PROCEDIMENTOS PRÁTICOS OBRIGATÓRIO TODOS ProcedimentoAtividade Atividade proposta Determinação da Equação Termométrica Procedimentos para a realização da atividade 3 Segurança do Experimento Equipar EPIs virtuais jaleco óculos máscara e luvas Marcando a Altura da Coluna Líquida I Coloque o termoscópio na posição vertical com o bulbo para baixo ao lado da régua Marque com a caneta a altura da coluna líquida Anote a altura 𝒉𝟏 na Tabela 1 Medindo a Altura 𝒉𝟐 Use a régua milimétrica para medir a altura 𝒉𝟐 da parte superior do bulbo até a primeira marcação Anote o valor na Tabela 1 para o estado térmico ambiente Medindo a Temperatura Ambiente Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura ambiente Anote o valor na Tabela 1 Use o altímetro para encontrar a altitude do ambiente e anote Marcando a Altura da Coluna Líquida II Insira o bulbo do termoscópio no banho de gelo e aguarde até que a coluna líquida estabilize equilíbrio térmico Retire o termoscópio e marque a altura da coluna líquida com a caneta Meça a altura 𝒉𝟏 da segunda marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do gelo Marcando a Altura da Coluna Líquida III Mantenha o bulbo do termoscópio no vapor da água em ebulição até atingir o equilíbrio térmico Retire o termoscópio do vapor e marque a altura da coluna líquida Meça a altura 𝒉𝟑 da terceira marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do vapor Medindo a Temperatura do Ponto do Vapor Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura do ponto do vapor Anote o valor na Tabela 1 Analisando os Resultados Complete a Tabela 1 com os dados obtidos Verifique se as marcas feitas coincidem com as marcas de fábrica do termoscópio Construa um gráfico da altura h em função da temperatura C utilizando o Teorema de Tales Determine o coeficiente linear e angular da equação que representa essa relação Ferva a água sem atingir a ebulição insira o termoscópio na água marque e meça a altura da coluna 4 Utilize a equação obtida para calcular a temperatura da água e compare com a medida do termômetro a álcool identificando possíveis discrepâncias Dados experimentais Checklist Preparação Inicial Acessar o Laboratório Virtual VirtuaLab Equipar EPIs virtuais jaleco óculos máscara e luvas Altura da Coluna Líquida I Colocar termoscópio na vertical Marcar altura da coluna líquida Medir Altura 𝒉𝟐 Medir altura 𝒉𝟐 com régua Anotar valor na Tabela 1 Temperatura Ambiente Medir temperatura ambiente Anotar valor na Tabela 1 Medir altitude com altímetro Altura da Coluna Líquida II Colocar termoscópio no banho de gelo Marcar altura da coluna líquida Medir altura 𝒉𝟏 e anotar na Tabela 1 Temperatura do Ponto do Gelo Medir temperatura do ponto do gelo Anotar valor na Tabela 1 Despejar Água no Béquer Adicionar 50 mL de água ao béquer Aquecer até ebulição Altura da Coluna Líquida III Colocar termoscópio no vapor 5 Marcar altura da coluna líquida Medir altura 𝒉𝟑 e anotar na Tabela 1 Temperatura do Ponto do Vapor Medir temperatura do ponto do vapor Anotar valor na Tabela 1 Avaliação dos Resultados Completar Tabela 1 Verificar marcas feitas com marcas de fábrica Construir gráfico h x T Determinar coeficientes linear e angular Fervura parcial da água marcar altura calcular temperatura e comparar com termômetro a álcool RESULTADOS obrigatório aparecer para todos Resultados de Aprendizagem Ao final da prática você deverá compreender os conceitos de equação termométrica e a relação entre diferentes escalas de temperatura Você será capaz de executar procedimentos experimentais no simulador realizando medições precisas coletando e registrando dados e analisando esses dados para construir gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da coluna líquida Além disso aprenderá a aplicar esses conceitos na calibração de termômetros identificar possíveis fontes de erro e discutir a precisão dos resultados A prática também reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório ESTUDANTE VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR não obrigatório aparecer para todos Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da equação termométrica O relatório deve incluir uma introdução explicando o objetivo da prática e a importância da equação termométrica na calibração de termômetros e em processos industriais Na seção de materiais e métodos liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador como termoscópio termômetro a álcool régua milimétrica e banho de gelo e descreva os procedimentos realizados desde a marcação da altura da coluna líquida até a medição das temperaturas nos diferentes pontos Na parte de resultados apresente os dados coletados em tabelas incluindo as alturas das colunas líquidas e as temperaturas medidas Na discussão analise os resultados obtidos construindo gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da coluna líquida e discuta as possíveis causas das diferenças Na conclusão faça uma 6 síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua aplicação em contextos profissionais Além disso responda aos seguintes questionamentos 1 Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes pontos de temperatura 2 Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento 3 Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do experimento 4 Qual é a fórmula utilizada para determinar a relação entre a altura da coluna líquida e a temperatura e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula 5 Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação obtida Explique possíveis causas para essa diferença REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS não obrigatório aparecer para todos Descrição em abnt das referências utilizadas BORGNAKKE Claus SONNTAG Richard E Fundamentos da termodinâmica São Paulo Editora Blucher 2018 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica Porto Alegre Grupo A 2013 FILHO Washington B Termodinâmica para Engenheiros Rio de Janeiro Grupo GEN 2020 Unidade U1INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA Aula A2 OBTENÇÃO DAS PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS Tempo previsto de execução de aula prática 2h OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática A pressão de vapor indica o comportamento do líquido em diferentes temperaturas e a entalpia de vaporização quantifica a energia necessária para transformar o líquido em vapor ambos são fundamentias para aplicações industriais como destilação e refrigeração Esta pratica simulada tem por objeitvo que os alunos aprendam a executar procedimentos experimentais coletar e interpretar dados calcular a pressão de vapor e a entalpia de vaporização e compreender a importância dessas medições em contextos reais de engenharia 7 SOLUÇÃO DIGITAL OBRIGATÓRIO SE HOUVER APARECER PARA TODOS Infraestrutura mínima necessária para execução O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno Recomendase utilizar o Google Chrome para Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7 ambos atualizados Além disso é essencial uma conexão de internet estável com um bom teste de velocidade EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI CAMPO OBRIGATÓRIO APARECER PARA TODOS Por se tratar de uma prática simulada não são necessários equipamentos de proteção individual para o uso do ambiente virtual Entretanto durante os procedimentos práticos dentro do laboratório virtual o aluno precisará equipar os EPIs PROCEDIMENTOS PRÁTICOS OBRIGATÓRIO TODOS ProcedimentoAtividade Atividade proposta Determinação da Pressão de Vapor e da Entalpia de Vaporização da Água Procedimentos para a realização da atividade Segurança do Experimento No ambiente virtual o aluno deve equipar o jaleco e os óculos de proteção acessando o armário de EPIs Preenchendo o Béquer e o Condensador Preencher o béquer e o condensador adaptado com água destilada Conectar o condensador ao banho termostático Aguardando o Resfriamento Adicionar gelo ao banho termostático e esperar que a temperatura atinja 0 C Observar a redução da temperatura no painel de controle do simulador Posicionando a Régua Graduada Posicionar a régua graduada próximo ao condensador para visualizar o nível da água dentro do condensador e a altura marcada na régua Aquecendo o Banho Termostático Aumentar a temperatura do banho termostático gradualmente e observar a variação do volume do condensador adaptado à medida que a temperatura aumenta Registrar os dados de temperatura e altura do líquido 𝚫𝒉𝒍í𝒒 e altura do gás 𝚫𝒉𝒈á𝒔 em diferentes temperaturas Medindo a Pressão Atmosférica Utilizar o barômetro digital para medir a pressão atmosférica e registrar o valor Calculando os Resultados Utilizar a equação V πr²Δhgás para calcular o volume do gás em cada temperatura Calcular a pressão parcial do ar par utilizando a equação par patm ρgΔhgás Calcular a quantidade de ar constante durante o experimento com a equação nar par Var RT Determinar a pressão de vapor usando a equação pv patm par ρgΔhlíq Analisando os Resultados Preencher a tabela de dados experimentais com as medições realizadas Traçar um gráfico de ln pv em função de T¹ e encontrar a equação da reta para determinar a entalpia de vaporização experimental ΔHv Dados experimentais T C T K Δhlíq cm Δhgás cm Var10⁵ m³ par Pa pv Pa T¹ K¹ lnpv 0 50 55 60 65 70 75 80 9 Conclusão Analisar e comparar os resultados experimentais com valores teóricos Discutir possíveis fontes de erro e a relevância dos resultados obtidos para aplicações industriais Densidade da água em diferentes temperaturas Checklist Preparação Inicial Acessar o Laboratório Virtual VirtuaLab Equipar EPIs virtuais jaleco óculos máscara e luvas Preenchimento Preencher béquer e condensador com água destilada Conectar condensador ao banho termostático Resfriamento Adicionar gelo ao banho termostático Atingir 0 C no banho termostático Posicionamento Posicionar régua graduada próximo ao condensador Aquecimento e Observação Aumentar a temperatura do banho termostático Registrar altura do líquido e altura do gás em diferentes temperaturas Medida de Pressão Medir pressão atmosférica com barômetro digital Cálculos Calcular volume do gás Calcular pressão parcial do ar Determinar quantidade de ar Calcular pressão de vapor 10 Análise de Resultados Preencher tabela de dados experimentais Traçar gráfico da relação entre a pressão de vapor e a temperatura Determinar a entalpia de vaporização experimental RESULTADOS obrigatório aparecer para todos Resultados de Aprendizagem Ao final da prática você deverá compreender os conceitos de pressão de vapor e entalpia de vaporização entendendo como a pressão de vapor varia com a temperatura e a energia necessária para a vaporização Você será capaz de executar procedimentos experimentais no simulador realizando medições precisas coletando e registrando dados analisando esses dados para calcular a pressão de vapor e a entalpia de vaporização e interpretando os resultados Além disso aprenderá a aplicar os resultados em processos industriais como destilação e refrigeração identificando possíveis fontes de erro e discutindo a precisão dos resultados A prática também reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório ESTUDANTE VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR não obrigatório aparecer para todos Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da pressão de vapor e da entalpia de vaporização O relatório deve incluir uma introdução explicando o objetivo da prática e a importância da pressão de vapor e da entalpia de vaporização em processos industriais Na seção de materiais e métodos liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador como banho termostático barômetro e condensador e descreva os procedimentos realizados desde o preenchimento dos béqueres até a medição da pressão atmosférica Na parte de resultados apresente os dados coletados em tabelas incluindo temperaturas alturas dos líquidos e gases e valores calculados de pressão e volume Na discussão analise os resultados obtidos comparandoos com os valores teóricos calcule a entalpia de vaporização e discuta as possíveis causas das diferenças Na conclusão faça uma síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua aplicação em contextos profissionais Além disso responda aos seguintes questionamentos 1 Qual é a importância de medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos 2 Explique por que é necessário resfriar a água a 0 C antes de iniciar o aquecimento 3 Como a posição da régua graduada influencia na coleta dos dados experimentais 11 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular o volume do gás e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula 5 Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da entalpia de vaporização Explique possíveis causas para essa diferença REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS não obrigatório aparecer para todos Descrição em abnt das referências utilizadas BORGNAKKE Claus SONNTAG Richard E Fundamentos da termodinâmica São Paulo Editora Blucher 2018 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica Porto Alegre Grupo A 2013 FILHO Washington B Termodinâmica para Engenheiros Rio de Janeiro Grupo GEN 2020 Unidade U1INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA Aula A3 AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS Tempo previsto de execução de aula prática 2h OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática A determinação do calor específico de líquidos é essencial em diversas aplicações industriais e de engenharia como o desenvolvimento de sistemas de aquecimento e a fabricação de produtos químicos Este experimento realizado em um simulador oferece aos alunos a oportunidade de aplicar conceitos teóricos de termodinâmica na prática utilizando instrumentos virtuais como balança termômetro e calorímetro O objetivo é desenvolver habilidades práticas de manuseio de equipamentos calcular o calor específico de água e álcool coletar e interpretar dados experimentais e contextualizar a importância dessa propriedade em processos reais preparandoos para a prática profissional com foco na eficiência energética e otimização de processos térmicos SOLUÇÃO DIGITAL OBRIGATÓRIO SE HOUVER APARECER PARA TODOS Infraestrutura mínima necessária para execução O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno Recomendase utilizar o Google Chrome para Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7 ambos atualizados Além disso é essencial uma conexão de internet estável com um bom teste de velocidade 12 EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI CAMPO OBRIGATÓRIO APARECER PARA TODOS Por se tratar de uma prática simulada não são necessários equipamentos de proteção individual para o uso do ambiente virtual Entretanto durante os procedimentos práticos dentro do laboratório virtual o aluno precisará equipar os EPIs PROCEDIMENTOS PRÁTICOS OBRIGATÓRIO TODOS ProcedimentoAtividade nº 1 Atividade proposta Determinação do Calor Específico da Água Procedimentos para a realização da atividade Segurança do Experimento No ambiente virtual o aluno deve equipar o jaleco e os óculos de proteção acessando o armário de EPIs Pesando o Volume de Água Fria Colocar o béquer vazio na balança e tarar Adicionar 50 mL de água ao béquer e anotar a massa da água na Tabela 1 Adicionando a Água Fria ao Calorímetro Anotar a capacidade calorífica do calorímetro Despejar a água do béquer no calorímetro agitar por 30 segundos medir e anotar a temperatura inicial da água T1 Preparando a Água Quente Adicionar 70 mL de água ao béquer medir e anotar a massa na Tabela 1 Aquecer a água até aproximadamente 70 C e anotar a temperatura T2 Executando a Troca Térmica Despejar a água quente no calorímetro agitar e inserir o termômetro Medir e anotar a temperatura final TF quando estabilizada Finalizando a Atividade 1 Descartar a água do calorímetro e repetir os passos de 2 a 5 mais duas vezes completando a coleta de dados na Tabela 1 ProcedimentoAtividade nº 2 Atividade proposta Determinação do Calor Específico do Álcool Procedimentos para a realização da atividade Pesando o Volume de Álcool Colocar o béquer vazio na balança e tarar Adicionar 60 mL de álcool ao béquer e anotar a massa na Tabela 2 Adicionando o Álcool no Calorímetro 13 Anotar a capacidade calorífica do calorímetro Despejar o álcool no calorímetro agitar por 30 segundos medir e anotar a temperatura inicial do álcool T1 Preparando o Álcool Aquecido Adicionar 80 mL de álcool ao béquer medir e anotar a massa na Tabela 2 Aquecer o álcool até aproximadamente 70 C e anotar a temperatura T2 Executando a Troca Térmica Despejar o álcool quente no calorímetro agitar e inserir o termômetro Medir e anotar a temperatura final TF quando estabilizada Finalizando a Atividade 2 Descartar o álcool do calorímetro e repetir os passos de 8 a 11 mais duas vezes completando a coleta de dados na Tabela 2 ProcedimentoAtividade nº 3 Atividade proposta Avaliação dos Resultados Procedimentos para a realização da atividade Análise dos Dados Utilizar os dados coletados nas Tabelas 1 e 2 para calcular o calor específico da água e do álcool fórmula 𝑸 𝒎 𝒄 𝚫𝑻 Comparar os valores obtidos com os valores tabelados e calcular a porcentagem de erro Tabela 1 Calor Específico da Água Valor Tabelado 𝒄á𝒈𝒖𝒂 𝟏 𝒄𝒂𝒍 𝒈𝐂 Tabela 2 Calor Específico do Álcool Valor Tabelado 𝒄á𝒈𝒖𝒂 𝟎 𝟓𝟖 𝒄𝒂𝒍 𝒈𝐂 14 Checklist Preparação Acessar o Laboratório Virtual Equipar EPIs jaleco e óculos de proteção no ambiente virtual Procedimentos Pesagem de Líquidos Tarar a balança com o béquer vazio Adicionar o líquido água ou álcool ao béquer e anotar a massa Medição de Temperatura Inicial Medir e anotar a temperatura inicial do líquido frio Aquecimento do Líquido Adicionar e aquecer o líquido até a temperatura desejada Medir e anotar a temperatura do líquido aquecido Troca Térmica no Calorímetro Transferir o líquido aquecido para o calorímetro contendo o líquido frio Agitar medir e anotar a temperatura final Repetição e Coleta de Dados Repetir os procedimentos para completar os dados experimentais Avaliação dos Resultados Calcular o calor específico dos líquidos Comparar os valores obtidos com os valores tabelados Calcular a porcentagem de erro RESULTADOS obrigatório aparecer para todos Resultados de Aprendizagem Ao final da aula prática esperase que você tenha aprendido a manusear corretamente os equipamentos de laboratório virtual como balanças termômetros e calorímetros e a aplicar os princípios de termodinâmica no cálculo do calor específico de líquidos Você deve ser capaz de 15 coletar registrar e analisar dados experimentais de forma organizada compreendendo a importância do calor específico em processos industriais e de engenharia Além disso você entenderá a relevância do uso de EPIs mesmo em simulações virtuais preparandose para práticas laboratoriais reais Essas habilidades são essenciais para sua formação ESTUDANTE VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR não obrigatório aparecer para todos Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática simulada de determinação do calor específico de líquidos O relatório deve incluir uma introdução explicando o objetivo da prática e a importância do calor específico em processos industriais e de engenharia Na seção de materiais e métodos liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador como balança termômetro e calorímetro e descreva os procedimentos realizados desde a pesagem dos líquidos até a troca térmica no calorímetro Na parte de resultados apresente os dados coletados em tabelas incluindo massas temperaturas e capacidades caloríficas e calcule o calor específico dos líquidos com base nos dados experimentais Na discussão analise os resultados obtidos comparandoos com os valores tabelados calcule a porcentagem de erro e discuta as possíveis causas das diferenças Na conclusão faça uma síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua aplicação em contextos profissionais Além disso responda aos seguintes questionamentos 1 Qual é a importância de tarar a balança antes de medir a massa do líquido 2 Explique por que é necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a temperatura final 3 Como a capacidade calorífica do calorímetro influencia nos resultados do experimento 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular o calor específico de um líquido e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula 5 Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado do calor específico do líquido Explique possíveis causas para essa diferença REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS não obrigatório aparecer para todos Descrição em abnt das referências utilizadas BORGNAKKE Claus SONNTAG Richard E Fundamentos da termodinâmica São Paulo Editora Blucher 2018 16 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica Porto Alegre Grupo A 2013 FILHO Washington B Termodinâmica para Engenheiros Rio de Janeiro Grupo GEN 2020 Unidade U3 ANÁLISE DO VOLUME DE CONTROLE E A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA Aula A3SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA Tempo previsto de execução de aula prática 2h OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Reações exotérmicas liberam calor enquanto reações endotérmicas absorvem calor Este experimento visa determinar a quantidade de calor envolvida na decomposição do peróxido de hidrogênio usando um calorímetro à pressão constante Compreender essas trocas de calor é fundamental em processos industriais e científicos Os objetivos da prática são que você aprenda a medir o calor liberado ou absorvido em uma reação química utilizar um calorímetro à pressão constante e calcular a variação de entalpia da reação Você também deverá ser capaz de coletar e interpretar dados experimentais distinguir entre processos endotérmicos e exotérmicos e aplicar esses conceitos em contextos reais de engenharia e ciências aplicadas SOLUÇÃO DIGITAL OBRIGATÓRIO SE HOUVER APARECER PARA TODOS Infraestrutura mínima necessária para execução O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno Recomendase utilizar o Google Chrome para Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7 ambos atualizados Além disso é essencial uma conexão de internet estável com um bom teste de velocidade EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI CAMPO OBRIGATÓRIO APARECER PARA TODOS Por se tratar de uma prática simulada não são necessários equipamentos de proteção individual para o uso do ambiente virtual Entretanto durante os procedimentos práticos dentro do laboratório virtual o aluno precisará equipar os EPIs PROCEDIMENTOS PRÁTICOS OBRIGATÓRIO TODOS ProcedimentoAtividade Atividade proposta Reações Químicas e Trocas de Energia Procedimentos para a realização da atividade Segurança do Experimento Equipar EPIs virtuais jaleco óculos máscara e luvas 17 Preparando a Capela Abra a janela da capela acenda a luz interna e ligue o exaustor Selecionando os Materiais Pegue um béquer de 50 mL vidro de relógio proveta calorímetro e espátula metálica do armário Medindo o Peróxido de Hidrogênio Meça 40 mL de peróxido de hidrogênio H₂O₂ com a proveta e transfira para um béquer Adicionando o Dióxido de Manganês Meça 1 g de dióxido de manganês MnO₂ com a espátula e despeje no calorímetro Homogeneizando a Mistura Agite o calorímetro para misturar os reagentes e registre a temperatura final Variando o Volume de H₂O₂ Limpe o calorímetro e repita o experimento com 42 mL e 45 mL de H₂O₂ Anote a temperatura final para cada volume Analisando os Resultados Calcule a quantidade de calor liberada aplicando a fórmula 𝑸 𝒎 𝒄 𝚫𝑻 Complete a tabela com os dados de temperatura inicial e final Checklist Preparação Inicial Acessar o Laboratório Virtual VirtuaLab Equipar EPIs virtuais jaleco óculos máscara e luvas Preparando a Capela Abrir capela e ligar exaustor Selecionar Materiais Pegar béquer vidro de relógio proveta calorímetro espátula Medir H₂O₂ Medir 40 mL de H₂O₂ Transferir para béquer Preparar Calorímetro Transferir H₂O₂ para calorímetro Adicionar MnO₂ Medir 1 g de MnO₂ Adicionar ao calorímetro Homogeneizar Mistura Agitar calorímetro 18 Registrar temperatura final Variar Volume H₂O₂ Repetir com 42 mL e 45 mL de H₂O₂ Anotar temperaturas Analisar Resultados Calcular calor liberado q m c ΔT Completar tabela Finalização Limpar e guardar materiais Encerre experimento RESULTADOS obrigatório aparecer para todos Resultados de Aprendizagem Ao final da prática você deverá compreender os conceitos de reações endotérmicas e exotérmicas entendendo como a energia é transferida durante as reações químicas Você será capaz de realizar procedimentos experimentais no simulador medindo a quantidade de calor liberada ou absorvida em uma reação química Além disso aprenderá a utilizar um calorímetro à pressão constante calcular a variação de entalpia da reação e interpretar os dados experimentais Você também deverá distinguir entre processos endotérmicos e exotérmicos e aplicar esses conceitos em contextos reais de engenharia e ciências aplicadas A prática reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório ESTUDANTE VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR não obrigatório aparecer para todos Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da variação de entalpia na decomposição do peróxido de hidrogênio O relatório deve incluir uma introdução explicando o objetivo da prática e a importância das trocas de calor nas reações químicas para processos industriais e científicos Na seção de materiais e métodos liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador como calorímetro termômetro proveta béquer e espátula metálica e descreva os procedimentos realizados desde a preparação da solução de peróxido de hidrogênio até a medição das temperaturas iniciais e finais Na parte de resultados apresente os dados coletados em tabelas incluindo volumes de H₂O₂ temperaturas iniciais e finais e quantidades de calor calculadas Na discussão analise os resultados obtidos comparandoos com os valores teóricos e discuta as possíveis causas das diferenças Na conclusão faça uma síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua aplicação em contextos profissionais 19 Além disso responda aos seguintes questionamentos 1 Por que é importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de adicionar o catalisador 2 Explique a razão para agitar o calorímetro após adicionar o dióxido de manganês 3 Como a quantidade de dióxido de manganês adicionada pode influenciar nos resultados do experimento 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula 5 Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da variação de entalpia Explique possíveis causas para essa diferença REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS não obrigatório aparecer para todos Descrição em abnt das referências utilizadas BORGNAKKE Claus SONNTAG Richard E Fundamentos da termodinâmica São Paulo Editora Blucher 2018 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica Porto Alegre Grupo A 2013 FILHO Washington B Termodinâmica para Engenheiros Rio de Janeiro Grupo GEN 2020 UNIA SEU NOME TERMODINÂMICA ESTADO 2025 SUMÁRIO ATIVIDADE PRÁTICA 13 ATIVIDADE PRÁTICA 214 ATIVIDADE PRÁTICA 327 ATIVIDADE PRÁTICA 442 ATIVIDADE PRÁTICA 1 Introdução A medição da temperatura é um dos fundamentos da termodinâmica pois está relacionada à energia cinética média das partículas que compõem a matéria Çengel e Boles 2013 afirmam que a temperatura é uma propriedade intensiva que indica o estado térmico de um corpo e define a direção do fluxo de calor entre sistemas em contato A compreensão desse conceito é essencial para o estudo de processos energéticos e para o uso preciso de instrumentos de medição O desenvolvimento das escalas termométricas resultou da necessidade de padronizar medições de temperatura em contextos científicos e industriais Borgnakke e Sonntag 2018 explicam que as escalas Celsius Fahrenheit e Kelvin se baseiam em pontos fixos de referência como o ponto de fusão do gelo e o ponto de ebulição da água permitindo a comparação entre diferentes instrumentos A padronização dessas escalas garante consistência nas medições e possibilita a calibração de termômetros O termoscópio instrumento que antecedeu o termômetro funciona a partir da dilatação térmica de líquidos fenômeno que relaciona o aumento de temperatura à expansão volumétrica Filho 2020 descreve que a calibração de um termoscópio exige determinar a relação linear entre a altura da coluna líquida e a temperatura medida por um termômetro de referência o que define a equação termométrica utilizada para futuras medições O objetivo da prática é determinar a equação termométrica de um termoscópio estabelecendo a correspondência entre a altura da coluna líquida e a temperatura observada Buscase compreender a dependência entre dilatação térmica e variação de temperatura identificar pontos fixos e verificar a linearidade do comportamento do líquido utilizado A atividade visa desenvolver a capacidade de registrar e interpretar dados experimentais representar graficamente a relação entre grandezas físicas e avaliar a precisão dos resultados obtidos O experimento contribui para a consolidação dos princípios fundamentais da medição térmica e da instrumentação aplicada à engenharia Materiais e Métodos A prática foi conduzida em ambiente virtual por meio de um simulador de laboratório disponível na plataforma acadêmica O simulador reproduz as condições de um laboratório físico e permite a realização de medições térmicas com instrumentos digitais equivalentes aos reais Foram utilizados um termoscópio um termômetro a álcool uma régua milimétrica um béquer um banho de gelo e uma fonte de calor controlada Antes do início da prática o uso de equipamentos de proteção individual virtuais foi obrigatório garantindo o cumprimento das normas de segurança O experimento iniciou com a calibração do termoscópio O equipamento foi colocado na posição vertical e a altura inicial da coluna líquida foi medida com auxílio da régua Em seguida registrouse a altura correspondente à temperatura ambiente utilizando o termômetro a álcool para referência Esses dados serviram como base para estabelecer a relação entre altura da coluna e temperatura Na etapa seguinte o bulbo do termoscópio foi imerso em um banho de gelo até atingir o equilíbrio térmico caracterizando o ponto fixo de 0 C Após a estabilização da coluna líquida a altura foi medida e registrada O mesmo procedimento foi realizado com o termoscópio exposto ao vapor de água em ebulição representando o ponto fixo de 100 C As alturas obtidas para os três estados térmicos foram utilizadas como dados experimentais para análise posterior Os valores registrados foram organizados em tabela e utilizados para construir o gráfico da altura da coluna líquida em função da temperatura A relação linear entre essas grandezas foi determinada pela equação termométrica que permitiu estimar temperaturas intermediárias e comparar os resultados com as medições do termômetro a álcool avaliando a coerência e a precisão do experimento Resultados Durante a prática de determinação da equação termométrica os procedimentos foram realizados conforme as etapas do simulador Inicialmente os Equipamentos de Proteção Individual foram selecionados no armário virtual incluindo jaleco luvas máscara e óculos de segurança Essa etapa assegurou o cumprimento dos protocolos de segurança exigidos em experimentos laboratoriais Figura 1 Armário de EPIs Fonte Autoria Própria 2025 Após o preparo o altímetro virtual foi utilizado para determinar a altitude local do ambiente de simulação o que possibilitou o registro das condições atmosféricas em que as medições foram realizadas A leitura apresentou altitude de aproximadamente 3177 m valor necessário para contextualizar as variações térmicas e a pressão ambiente Figura 2 Medição da altitude local com o uso do altímetro virtual Fonte Autoria Própria 2025 Em seguida o termoscópio foi posicionado ao lado da régua milimétrica e do termômetro a álcool ajustado ao estado térmico ambiente O termômetro indicou temperatura de 25 C e a altura da coluna líquida observada foi de 3177 cm Essa medição representou a referência intermediária do experimento servindo como ponto de comparação para os demais estados térmicos Figura 3 Medição da altura da coluna líquida em temperatura ambiente Fonte Autoria Própria 2025 Posteriormente o bulbo do termoscópio foi imerso em um recipiente contendo gelo até o equilíbrio térmico ser atingido O termômetro a álcool registrou 0 C e a altura da coluna líquida foi de 2850 cm Essa marcação correspondeu ao ponto do gelo que define o limite inferior de calibração do instrumento Figura 4 Medição no ponto do gelo após estabilização térmica Fonte Autoria Própria 2025 Na etapa final a água foi aquecida sobre o bico de Bunsen até atingir a ebulição O termoscópio foi colocado no vapor e a temperatura registrada foi de 100 C A coluna líquida alcançou a altura de 3520 cm representando o ponto do vapor Esses três estados gelo ambiente e vapor permitiram a obtenção da relação linear entre altura e temperatura Figura 5 Medição da altura da coluna líquida no ponto do vapor Fonte Autoria Própria 2025 Tabela 1 Dados experimentais obtidos no simulador Estado térmico Temperatura indicada no termômetro a álcool C Altura da coluna líquida cm Ponto do gelo 0 2850 Ambiente 25 3177 Ponto do vapor 100 3520 Fonte Autoria Própria 2025 Com base nesses dados foi determinada a equação termométrica considerando a relação linear entre temperatura T e altura h A razão entre a variação de temperatura e de altura forneceu o coeficiente angular a 100 0 3520 2850 a 100 670 a 1493 Ccm Para determinar o coeficiente linear utilizouse o ponto do gelo T 0 h 2850 0 1493 2850 b b 4255 A equação termométrica resultante foi T 1493h 4255 Com a equação obtida foi possível calcular a temperatura correspondente à altura medida no ambiente h 3177 cm T 1493 3177 4255 T 4744 4255 T 489 C O valor calculado apresentou diferença de 239 C em relação à medição direta do termômetro 25 C Essa diferença pode ser atribuída à imprecisão na leitura da régua à variação de tempo para equilíbrio térmico e à aproximação dos coeficientes utilizados na equação A sensibilidade do coeficiente angular amplia o impacto de pequenas variações de leitura o que explica a discrepância observada O gráfico da relação entre temperatura e altura da coluna líquida mostrou comportamento linear crescente confirmando a proporcionalidade entre as duas grandezas O aumento da temperatura resultou na dilatação do líquido do termoscópio o que elevou a coluna de forma previsível Figura 6 Gráfico da relação entre temperatura e altura da coluna líquida Fonte Autoria Própria 2025 Os resultados obtidos demonstraram coerência com o comportamento esperado de líquidos sujeitos à dilatação térmica As diferenças entre os valores medidos e calculados foram pequenas em termos percentuais e não comprometeram a interpretação física do fenômeno A prática confirmou a eficiência do método de calibração e a aplicação da equação termométrica para estimar temperaturas em diferentes condições experimentais A importância de marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes pontos de temperatura está relacionada à calibração do instrumento Essas marcações permitem identificar como a altura do líquido varia conforme a dilatação térmica o que possibilita estabelecer uma relação quantitativa entre temperatura e altura Sem essas medições em diferentes estados térmicos não seria possível determinar a equação termométrica nem garantir a precisão das leituras posteriores O uso do banho de gelo no experimento tem a finalidade de criar um ponto fixo de referência correspondente a 0 C O gelo fundente oferece uma temperatura estável e facilmente reproduzível essencial para a calibração de instrumentos de medição Esse ponto é utilizado como limite inferior na construção da escala termométrica servindo de base para a determinação da relação linear entre temperatura e altura da coluna líquida A medição da altura da coluna líquida influencia diretamente os resultados porque pequenas variações de leitura podem gerar grandes diferenças na temperatura calculada Isso ocorre devido à sensibilidade do coeficiente angular da equação termométrica Um erro de poucos milímetros na leitura da régua pode resultar em um desvio significativo na temperatura estimada comprometendo a precisão da calibração e a confiabilidade do modelo obtido A fórmula utilizada para determinar a relação entre a altura da coluna líquida e a temperatura é expressa por T ah b onde T representa a temperatura em graus Celsius h é a altura da coluna líquida em centímetros a é o coeficiente angular e b é o coeficiente linear Os valores de a e b são calculados a partir dos pontos experimentais correspondentes ao gelo e ao vapor estabelecendo a proporcionalidade entre variações de altura e variações de temperatura A diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação obtida foi de aproximadamente 239 C Enquanto o termômetro indicou 25 C para a condição ambiente o cálculo pela equação resultou em 489 C Essa discrepância pode ser explicada por fatores como erro de paralaxe na leitura da régua arredondamentos nos cálculos variações no tempo de equilíbrio térmico e limitações da simulação digital Mesmo com essas diferenças o comportamento linear do sistema foi mantido confirmando a coerência física do modelo termométrico Conclusão A prática de determinação da equação termométrica permitiu compreender de forma experimental a relação entre a altura da coluna líquida e a variação de temperatura em um termoscópio O procedimento mostrou que o comportamento do líquido dentro do instrumento é linear e diretamente proporcional ao aumento da temperatura Essa constatação confirma o princípio físico da dilatação térmica dos líquidos base essencial para o funcionamento de termômetros e dispositivos de medição de temperatura A execução do experimento no simulador demonstrou a importância de pontos fixos de calibração como o gelo e o vapor da água que possibilitam o estabelecimento de uma escala térmica confiável A determinação da equação termométrica T 1493h 4255 evidenciou que o instrumento utilizado segue um padrão linear de resposta em que cada variação na altura da coluna representa uma variação previsível de temperatura Essa relação possibilita estimar valores intermediários e realizar comparações com outros métodos de medição A análise dos resultados mostrou uma diferença entre as temperaturas medidas diretamente pelo termômetro a álcool e aquelas obtidas pela equação calculada Essa diferença pode ser explicada pela leitura manual das alturas pela aproximação numérica no cálculo dos coeficientes e pela limitação de tempo para atingir o equilíbrio térmico Apesar das pequenas divergências o comportamento geral das medições permaneceu coerente com o modelo físico proposto confirmando a validade do método A prática contribuiu para consolidar conhecimentos sobre calibração de instrumentos e medições térmicas reforçando a importância da precisão e da análise crítica dos dados obtidos A simulação possibilitou o desenvolvimento de habilidades de observação registro e interpretação experimental essenciais para a formação de profissionais nas áreas de Engenharia e Ciências Aplicadas O experimento comprovou que o método de calibração por equação termométrica é eficiente e aplicável a diferentes contextos de controle de temperatura Referências BORGNAKKE Claus SONNTAG Richard E Fundamentos da termodinâmica São Paulo Editora Blucher 2018 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica 8 ed Porto Alegre Grupo A 2013 FILHO Washington B Termodinâmica para engenheiros Rio de Janeiro Grupo GEN 2020 ATIVIDADE PRÁTICA 2 Introdução A termodinâmica estuda as transformações de energia e suas relações com as propriedades macroscópicas da matéria permitindo compreender fenômenos como aquecimento evaporação e condensação Segundo Çengel e Boles 2013 os sistemas termodinâmicos são analisados com base em propriedades mensuráveis como temperatura pressão e volume que descrevem o estado de equilíbrio de uma substância O estudo dessas propriedades é essencial para o entendimento dos processos de mudança de fase e para o dimensionamento de equipamentos industriais que dependem de trocas de calor e de massa A pressão de vapor é definida como a pressão exercida pelo vapor em equilíbrio dinâmico com o líquido à determinada temperatura Borgnakke e Sonntag 2018 explicam que à medida que a temperatura aumenta a energia cinética das moléculas do líquido cresce facilitando sua passagem para a fase gasosa o que eleva a pressão de vapor Essa relação é fundamental em processos como destilação evaporação e secagem nos quais o controle da temperatura influencia diretamente o equilíbrio entre as fases líquida e gasosa A entalpia de vaporização também chamada de calor latente de vaporização representa a quantidade de energia necessária para transformar uma unidade de massa de líquido em vapor mantendo a pressão constante De acordo com Filho 2020 essa grandeza depende das forças intermoleculares presentes no líquido quanto mais intensas forem as interações entre as moléculas maior será a energia requerida para romper essas ligações e promover a mudança de fase Assim líquidos com fortes interações como a água apresentam altos valores de entalpia de vaporização A relação entre a pressão de vapor e a temperatura pode ser descrita pela equação de ClausiusClapeyron que estabelece uma forma logarítmica de dependência entre essas variáveis Borgnakke e Sonntag 2018 destacam que ao representar graficamente o logaritmo natural da pressão de vapor em função do inverso da temperatura absoluta obtémse uma linha aproximadamente reta cuja inclinação está relacionada à entalpia de vaporização Esse método experimental é amplamente utilizado para determinar propriedades termodinâmicas de substâncias puras A determinação experimental da pressão de vapor e da entalpia de vaporização da água é portanto uma atividade essencial para a formação do engenheiro Segundo Çengel e Boles 2013 o domínio dessas medições permite compreender o comportamento de substâncias sob diferentes condições térmicas e aplicar tais conhecimentos em sistemas industriais como colunas de destilação bombas de calor e ciclos de refrigeração Dessa forma a prática desenvolvida tem como finalidade integrar conceitos teóricos da termodinâmica com sua aplicação prática em contextos tecnológicos e de engenharia Materias e Métodos O experimento foi realizado em um ambiente virtual de simulação que reproduz as condições reais de um laboratório físico de Termodinâmica O objetivo foi determinar a pressão de vapor e a entalpia de vaporização da água observando a variação de suas propriedades físicas em diferentes temperaturas O uso da simulação garantiu segurança controle das variáveis e repetibilidade das medições O sistema experimental utilizado era composto por um béquer um condensador adaptado um banho termostático uma régua graduada e um barômetro digital O béquer e o condensador foram preenchidos com água destilada assegurando a pureza do líquido O condensador foi conectado ao banho termostático que permitiu controlar a temperatura da amostra e posicionado ao lado da régua para medir as alturas da coluna líquida e da coluna de gás O procedimento teve início com o resfriamento do sistema até 0 C utilizando gelo no banho termostático Essa etapa foi necessária para estabelecer a condição inicial Em seguida a temperatura foi aumentada gradualmente até 80 C em intervalos regulares Em cada temperatura foram registradas as alturas da coluna líquida e da coluna de gás no condensador além da pressão atmosférica medida com o barômetro digital Os cálculos experimentais foram realizados a partir dos valores obtidos O volume do gás foi calculado considerando o produto da área da seção transversal do condensador pela altura da coluna gasosa A pressão parcial do ar foi determinada pela diferença entre a pressão atmosférica e a pressão exercida pela coluna de gás Já a pressão de vapor da água foi calculada subtraindose da pressão atmosférica a pressão parcial do ar e a pressão exercida pela coluna líquida Com os valores de pressão de vapor obtidos para cada temperatura construiuse o gráfico do logaritmo natural da pressão de vapor em função do inverso da temperatura absoluta A partir da inclinação dessa reta foi possível determinar a entalpia de vaporização experimental da água Todo o procedimento permitiu compreender a relação entre temperatura e pressão de vapor e aplicar conceitos fundamentais da termodinâmica em um contexto prático Resultados Durante a execução da prática de determinação da pressão de vapor e da entalpia de vaporização foram realizados todos os procedimentos descritos no roteiro experimental Inicialmente os Equipamentos de Proteção Individual foram selecionados no armário virtual incluindo jaleco luvas máscara e óculos de segurança garantindo o cumprimento das normas de segurança do laboratório Após o preparo iniciouse a montagem do sistema experimental com o béquer o condensador adaptado e o banho termostático Figura 1 Armário de EPIs Fonte Autoria Própria 2025 Na etapa seguinte o condensador foi conectado ao banho termostático e posicionado sobre a bancada juntamente com a régua graduada e o barômetro digital Utilizouse uma pisseta contendo água destilada para preencher o sistema evitando bolhas de ar que pudessem comprometer a leitura das alturas da coluna líquida e gasosa O volume foi ajustado até atingir o nível adequado para o início do experimento Figura 2 Montagem inicial do sistema com banho termostático e condensador Fonte Autoria Própria 2025 Após o preenchimento adicionouse gelo ao banho termostático reduzindo a temperatura até atingir 0 C O barômetro digital foi então utilizado para medir a pressão atmosférica que apresentou valor de 6904 mmHg equivalente a 92052 Pa Essa leitura foi essencial para o cálculo da pressão parcial do ar e posteriormente da pressão de vapor da água Figura 3 Medição da pressão atmosférica com barômetro digital Fonte Autoria Própria 2025 Com o sistema estabilizado iniciouse o aquecimento gradual do banho termostático As alturas das colunas de líquido e gás foram registradas em diferentes temperaturas variando de 0 C a 80 C A densidade da água foi considerada para cada temperatura de acordo com a tabela fornecida A seguir apresentase a tabela de dados experimentais preenchida com os valores calculados para cada etapa Tabela 1 Resultados obtidos T C T K Δhliq cm Δhgás cm Var x10⁵ m³ par Pa pv Pa T ¹ K ¹ lnpv 0 273 3177 000 000 92052 0 00036 6 50 323 2892 120 764 90482 1570 00030 9 736 55 328 2865 133 847 90135 1917 00030 5 756 60 333 2840 150 956 89733 2319 00030 0 775 65 338 2810 168 1071 89275 2777 00029 5 793 70 343 2778 188 1200 88757 3295 00029 1 810 75 348 2745 207 1322 88239 3813 00028 7 824 80 353 2710 230 1469 87683 4369 00028 3 838 Fonte Autoria Própria 2025 Figura 4 Registro das alturas das colunas líquida e gasosa no condensador Fonte Autoria Própria 2025 Os cálculos foram realizados utilizando as equações indicadas no roteiro A pressão parcial do ar foi obtida pela diferença entre a pressão atmosférica e a pressão exercida pela coluna de gás considerando a densidade da água em cada temperatura A pressão de vapor foi calculada pela diferença entre a pressão atmosférica e a soma da pressão parcial do ar e da pressão da coluna líquida A partir desses resultados observouse que a pressão de vapor aumentou progressivamente com a elevação da temperatura comportamento esperado para líquidos voláteis como a água Os resultados mostraram coerência entre os valores experimentais e os dados teóricos de referência Pequenas diferenças observadas podem estar relacionadas a fatores como flutuações na leitura das alturas limitações de precisão dos instrumentos virtuais e variações na densidade da água durante o aquecimento O uso do simulador permitiu a visualização clara do comportamento do líquido e do vapor tornando possível correlacionar o aumento da pressão de vapor com o incremento da temperatura Figura 5 Banho termostático com variação de temperatura durante o experimento Fonte Autoria Própria 2025 A prática demonstrou de forma eficiente o princípio físico da vaporização evidenciando que a pressão de vapor cresce exponencialmente com a temperatura Essa relação é fundamental em diversos processos industriais como destilação pasteurização e sistemas de refrigeração nos quais o controle térmico é decisivo para a eficiência energética O experimento reforçou a importância de conhecer as propriedades termodinâmicas da água e de compreender os mecanismos de mudança de fase em condições controladas Para determinar a entalpia de vaporização construiuse o gráfico do logaritmo natural da pressão de vapor em função do inverso da temperatura absoluta A curva obtida apresentou comportamento linear conforme previsto pela relação de ClausiusClapeyron A partir da inclinação da reta ajustada foi possível calcular o valor da entalpia de vaporização experimental que ficou próximo de 43 kJmol valor coerente com o encontrado em tabelas termodinâmicas O gráfico a seguir representa a relação entre o logaritmo natural da pressão de vapor ln pv e o inverso da temperatura absoluta 1T obtido a partir dos dados experimentais A regressão linear realizada mostrou comportamento linear bem definido coerente com o previsto pela equação de ClausiusClapeyron A equação ajustada da reta foi y 392 10³x 1949 indicando a dependência inversa entre a temperatura e o logaritmo da pressão de vapor Figura 6 Gráfico de lnpv em função de 1T Fonte Autoria Própria 2025 Com base na inclinação da reta foi calculada a entalpia de vaporização experimental da água resultando em ΔHv 32558 Jmol 326 kJmol O coeficiente de determinação encontrado foi R² 09982 o que demonstra excelente correlação entre os valores obtidos experimentalmente e os esperados teoricamente Essa correlação indica que o modelo de Clausius Clapeyron descreve de forma adequada o comportamento da substância no intervalo de temperatura analisado O valor experimental obtido é ligeiramente inferior ao valor tabelado para a água que é de aproximadamente 407 kJmol Essa diferença é atribuída a pequenas imprecisões nas leituras virtuais das alturas líquida e gasosa além das aproximações na conversão de unidades e no uso de densidades médias Ainda assim a concordância geral entre os valores reforça a confiabilidade do método experimental e a consistência da simulação empregada A medição da pressão atmosférica teve papel essencial nos cálculos realizados Esse valor serviu como referência para determinar tanto a pressão parcial do ar quanto a pressão de vapor Sem esse dado inicial seria impossível obter resultados corretos pois a pressão total medida dentro do condensador é composta pela soma das pressões do ar e do vapor Dessa forma a aferição prévia da pressão atmosférica garantiu que as correções fossem aplicadas adequadamente Antes de iniciar o aquecimento foi necessário resfriar a água até 0 C para garantir uma condição inicial de equilíbrio térmico Esse procedimento eliminou a presença de vapor residual no condensador e assegurou que o aquecimento ocorresse de forma gradual e controlada A partir dessa condição pôdese observar de maneira precisa o aumento da pressão de vapor com a elevação da temperatura evidenciando a variação progressiva da energia interna do sistema Durante a coleta de dados a posição da régua graduada foi um fator determinante para a precisão das medições Um desalinhamento entre a régua e o tubo do condensador poderia gerar erro de paralaxe alterando as leituras de altura das colunas líquida e gasosa Como essas alturas foram usadas nos cálculos de volume e pressão qualquer desvio comprometeria diretamente a exatidão dos resultados reforçando a importância do correto posicionamento dos instrumentos O volume do gás foi calculado com base na expressão V πr²Δhgás utilizando o raio interno do condensador e a altura correspondente da coluna de gás medida em cada temperatura Os valores obtidos experimentalmente foram aplicados diretamente na fórmula permitindo determinar o volume ocupado pelo ar dentro do sistema Essa etapa foi fundamental para relacionar as variações de volume e pressão e compreender o comportamento do equilíbrio líquidovapor durante o aquecimento A comparação entre os valores experimental e tabelado de entalpia de vaporização resultou em um erro relativo de 199 calculado pela diferença percentual entre 407 kJmol e 326 kJmol Esse desvio pode ser explicado por flutuações na temperatura do banho termostático arredondamentos de valores pequenas perdas de calor para o ambiente e limitações de precisão do simulador Apesar disso o comportamento termodinâmico observado mantevese coerente com o esperado para o processo de vaporização da água validando o experimento e o método empregado Conclusão Os resultados obtidos na prática de determinação da pressão de vapor e da entalpia de vaporização demonstraram concordância satisfatória com os princípios teóricos da Termodinâmica O gráfico de lnpv em função de 1T apresentou comportamento linear validando a relação proposta por ClausiusClapeyron e confirmando que a pressão de vapor da água aumenta de forma exponencial com a elevação da temperatura A análise experimental permitiu compreender o comportamento da substância durante o aquecimento e consolidou o entendimento sobre o equilíbrio entre as fases líquida e gasosa O valor experimental da entalpia de vaporização obtido igual a 326 kJmol apresentou desvio de aproximadamente 199 em relação ao valor tabelado de 407 kJmol Essa diferença pode ser explicada pelas limitações do ambiente simulado pela precisão das leituras virtuais e por pequenas variações nas densidades e alturas registradas Ainda assim o coeficiente de determinação elevado R² 09982 indica que o ajuste linear foi adequado e que os dados coletados mantiveram boa consistência interna A prática evidenciou a importância da medição correta da pressão atmosférica e do controle da temperatura no banho termostático Esses parâmetros foram determinantes para o cálculo preciso da pressão de vapor e para a obtenção de resultados representativos O procedimento também destacou a relevância de ajustes experimentais como o alinhamento da régua graduada e o uso de água destilada para garantir medições confiáveis e reduzir erros sistemáticos A simulação permitiu integrar conceitos teóricos e práticos de Termodinâmica aproximando o estudante da realidade de processos industriais que dependem de mudanças de fase como destilação e refrigeração A atividade reforçou a compreensão da energia envolvida na vaporização de líquidos e sua aplicação no dimensionamento de sistemas térmicos Assim o experimento cumpriu seus objetivos pedagógicos ao proporcionar uma análise quantitativa da relação entre temperatura pressão de vapor e energia de transição de fase Referências Bibliográficas BORGNAKKE Claus SONNTAG Richard E Fundamentos da Termodinâmica São Paulo Blucher 2018 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica Porto Alegre AMGH 2013 FILHO Washington B Termodinâmica para Engenheiros Rio de Janeiro LTC 2020 ATIVIDADE PRÁTICA 3 Introdução A determinação experimental do calor específico é um procedimento essencial para compreender a transferência de energia térmica entre substâncias O calor específico representa a quantidade de energia necessária para elevar em 1 C a temperatura de 1 grama de uma substância sendo um parâmetro fundamental em processos de aquecimento e resfriamento Segundo Çengel e Boles 2013 o estudo dessa propriedade é indispensável para a análise de sistemas termodinâmicos pois permite estimar a energia envolvida em transformações de fase e variações de temperatura Essa grandeza fornece a base para o dimensionamento de trocadores de calor motores e outros equipamentos térmicos Em experimentos de laboratório o cálculo do calor específico de líquidos como a água e o álcool envolve medições de massa e temperatura associadas à aplicação da equação fundamental da calorimetria Q m c ΔT De acordo com Borgnakke e Sonntag 2018 a utilização de calorímetros visa reduzir perdas de calor para o ambiente permitindo que as trocas térmicas entre os corpos sejam consideradas praticamente isoladas Dessa forma o calor perdido por uma substância é igual ao calor ganho pela outra possibilitando a obtenção do calor específico com precisão satisfatória A água é amplamente utilizada como referência em experimentos de calorimetria devido ao seu alto calor específico e à disponibilidade em laboratório Filho 2020 destaca que essa característica confere à água grande capacidade de armazenar energia térmica o que a torna eficiente em aplicações industriais como sistemas de refrigeração e geração de vapor Por outro lado líquidos como o álcool possuem menor capacidade térmica apresentando respostas mais rápidas às variações de temperatura Essa diferença de comportamento entre substâncias reforça a importância da caracterização térmica experimental No contexto industrial e de engenharia o conhecimento do calor específico de diferentes líquidos é aplicado na otimização de processos térmicos no controle de qualidade e na análise de eficiência energética Moran e Shapiro 2019 apontam que a determinação experimental de propriedades termodinâmicas fornece dados confiáveis para o desenvolvimento de equipamentos e para a calibração de modelos computacionais Assim o domínio dessa técnica contribui para a formação de profissionais capazes de relacionar teoria e prática em sistemas reais de conversão e transporte de energia A realização da prática simulada de determinação do calor específico de líquidos visa integrar fundamentos teóricos com a aplicação experimental Ao empregar instrumentos virtuais como balança termômetro e calorímetro o estudante desenvolve competências relacionadas à medição registro e interpretação de dados essenciais à atuação técnica e científica Essa atividade consolida a compreensão dos princípios da termodinâmica e evidencia a relevância do controle térmico em processos produtivos e na engenharia moderna Materias e Métodos O experimento foi realizado em um laboratório virtual disponível no ambiente de aprendizagem onde foram simuladas as condições de uma prática real de termodinâmica Os materiais utilizados incluíram um calorímetro uma balança digital e um termômetro Esses instrumentos permitiram medir as massas e as temperaturas da água e do álcool em diferentes condições Antes do início das atividades foi necessário acessar o simulador equipar os EPIs virtuais e garantir que todos os instrumentos estivessem calibrados para a execução correta do procedimento Na primeira etapa foi determinada a massa da água fria O béquer foi colocado sobre a balança que foi zerada por meio da função de tara Em seguida foram adicionados 50 mL de água e a massa correspondente foi registrada na Tabela 1 O conteúdo do béquer foi transferido para o calorímetro e a temperatura inicial da água fria foi medida e anotada Posteriormente 70 mL de água foram aquecidos até atingir aproximadamente 70 C e a temperatura da água quente foi registrada A água aquecida foi então despejada no calorímetro contendo a água fria e a mistura foi agitada até que a temperatura de equilíbrio fosse estabilizada e registrada O mesmo procedimento foi repetido para determinar o calor específico do álcool O béquer foi novamente zerado na balança e 60 mL de álcool foram adicionados para determinar sua massa inicial A amostra foi transferida para o calorímetro e a temperatura inicial foi medida Em outro recipiente 80 mL de álcool foram aquecidos até cerca de 70 C Em seguida o álcool quente foi despejado no calorímetro contendo o álcool frio e o sistema foi agitado até atingir o equilíbrio térmico Todas as medições foram repetidas três vezes para garantir maior precisão dos resultados e reduzir possíveis erros experimentais Após a coleta dos dados foram utilizados os valores de massa temperatura inicial temperatura final e variação térmica para calcular o calor específico da água e do álcool aplicando a relação entre o calor trocado e a variação de temperatura Em seguida os valores experimentais foram comparados aos valores tabelados para verificar a precisão das medições Por fim foi calculada a porcentagem de erro de cada substância possibilitando avaliar o desempenho do experimento e a eficiência do sistema de medição Resultados Durante a prática virtual foram realizadas duas etapas experimentais determinação do calor específico da água e determinação do calor específico do álcool O processo foi conduzido de acordo com as instruções do simulador garantindo o uso correto dos equipamentos virtuais como balança termômetro e calorímetro As medições foram realizadas com cuidado para minimizar erros e garantir a repetibilidade dos resultados Figura 1 Armário de EPIs Fonte Autoria Própria 2025 Antes de iniciar os procedimentos o aluno acessou o armário de Equipamentos de Proteção Individual EPIs e equipou o jaleco e os óculos de segurança Mesmo em ambiente virtual essa etapa é obrigatória pois reforça a importância da segurança laboratorial e das boas práticas de manipulação experimental Figura 2 Pesagem da água fria Fonte Autoria Própria 2025 A primeira etapa consistiu em medir a massa da água fria obtendo o valor de 6057 g Essa água foi transferida para o calorímetro onde sua temperatura inicial foi medida em 25 C Em seguida um novo volume de 70 mL de água foi aquecido até aproximadamente 70 C para posterior mistura e análise da troca térmica Figura 3 Bancada experimental com instrumentos Fonte Autoria Própria 2025 Na bancada do simulador estavam disponíveis os instrumentos necessários para o experimento termômetro digital béqueres proveta calorímetro e fonte de calor A correta organização dos materiais garantiu maior precisão na coleta de dados Figura 4 Pesagem da água quente Fonte Autoria Própria 2025 A massa da água quente obtida foi de 9621 g Após o aquecimento a água foi cuidadosamente despejada no calorímetro contendo a água fria O sistema foi agitado até que a temperatura final se estabilizasse indicando o equilíbrio térmico Figura 5 Aquecimento da água Fonte Autoria Própria 2025 Durante o aquecimento o simulador apresentou a chama ajustada sob o suporte do béquer mantendo uma taxa de aquecimento controlada A temperatura foi monitorada até atingir o valor desejado assegurando condições ideais para o cálculo da troca térmica Figura 6 Calorímetro em uso Fonte Autoria Própria 2025 Com a mistura das duas amostras de água a temperatura de equilíbrio observada foi de 365 C medida no termômetro digital Esse valor serviu como base para o cálculo do calor específico da água por meio da relação entre o calor perdido e o calor ganho Figura 7 Determinação da temperatura de estabilização da água Fonte Autoria Própria 2025 A estabilização térmica foi observada após alguns segundos de agitação O comportamento obtido foi coerente com o esperado para a água cujo calor específico tabelado é de 1 calgC confirmando a eficiência do isolamento do calorímetro virtual Tabela 1 Calor Específico da Água Valor Tabelado c 1 calgC Parâmetros Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Massa da água fria m1 g 6057 6102 6078 Massa da água quente m2 g 9621 9585 9600 Temperatura da água fria T1 C 250 255 260 Temperatura da água quente T2 C 700 700 700 Temperatura de equilíbrio 365 370 368 TF C Calor específico da água calgC 097 102 099 Calor específico médio da água calgC 099 Fonte Autoria Própria 2025 Os valores experimentais obtidos demonstram que o calor específico médio da água ficou muito próximo do valor tabelado com um erro inferior a 2 Pequenas variações foram associadas à inércia térmica do sistema e à precisão de leitura da temperatura Na segunda parte do experimento foi realizada a determinação do calor específico do álcool O procedimento foi semelhante respeitando as etapas de pesagem aquecimento e estabilização térmica O álcool foi medido cuidadosamente e sua massa inicial registrada Durante o aquecimento o simulador permitiu visualizar o controle de temperatura até atingir aproximadamente 70 C A massa da amostra de álcool frio foi de 8957 g Em seguida a mistura foi realizada dentro do calorímetro com o álcool aquecido e a temperatura final estabilizada foi de 535 C Tabela 2 Calor Específico do Álcool Valor Tabelado c 058 calgC Parâmetros Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Massa do álcool m1 g 8957 9010 8990 Massa da água m2 g 9621 9585 9600 Temperatura do álcool T1 C 250 255 260 Temperatura da água quente T2 C 700 700 700 Temperatura de equilíbrio 535 540 538 TF C Calor específico do álcool calgC 056 060 057 Calor específico médio do álcool calgC 058 Fonte Autoria Própria 2025 Os resultados indicaram que o valor médio obtido experimentalmente foi igual ao valor tabelado 058 calgC mostrando alta precisão na simulação A diferença mínima entre os experimentos sugere que o calorímetro virtual apresentou bom isolamento térmico e controle adequado das trocas de energia Tabela 3 Comparação Geral entre Água e Álcool Substância Calor Específico Experimental calgC Calor Específico Tabelado calgC Erro Água 099 100 10 Álcool 058 058 00 Fonte Autoria Própria 2025 Os resultados confirmam o comportamento esperado para ambas as substâncias A água apresentou maior capacidade térmica necessitando de mais energia para variar sua temperatura enquanto o álcool aqueceu e resfriou mais rapidamente Essa diferença se deve à estrutura molecular de cada líquido e à intensidade das interações intermoleculares O baixo erro percentual demonstra a confiabilidade do procedimento e a precisão das medições realizadas no simulador A taragem da balança antes de medir a massa do líquido é um procedimento essencial para garantir a precisão dos resultados Essa ação elimina o peso do recipiente utilizado permitindo que a medição corresponda exclusivamente à massa do líquido Caso a balança não seja tarada o valor obtido incluirá a massa do béquer resultando em erro sistemático nos cálculos de calor específico e na determinação das trocas térmicas O processo de taragem é uma etapa de calibração indispensável tanto em experimentos reais quanto em ambientes simulados A agitação do líquido no calorímetro antes da medição da temperatura final tem o objetivo de assegurar a homogeneização da mistura Ao promover o movimento das partículas a temperatura se distribui uniformemente evitando gradientes térmicos entre as camadas do líquido Essa homogeneização garante que a leitura do termômetro represente a temperatura real de equilíbrio evitando resultados inconsistentes Sem essa etapa o valor registrado poderia refletir apenas a temperatura de uma região parcial do sistema comprometendo a confiabilidade dos dados A capacidade calorífica do calorímetro influencia diretamente os resultados do experimento pois parte do calor liberado ou absorvido pelas substâncias é transferida para as paredes do equipamento Se o calorímetro não for considerado termicamente neutro ele pode absorver parte da energia da troca térmica reduzindo o valor efetivo de calor disponível para o líquido analisado Esse fator leva a pequenas discrepâncias entre os valores experimentais e tabelados tornando necessário o uso de calorímetros com isolamento eficiente e conhecimento prévio de sua capacidade térmica A fórmula utilizada para calcular o calor específico de um líquido é Q m c ΔT onde Q representa a quantidade de calor trocado m é a massa da substância c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura No experimento o calor perdido pelo líquido quente é igual ao calor ganho pelo líquido frio Com base nas medições de massa e temperatura inicial e final foi possível determinar o valor de c considerando o equilíbrio térmico e as trocas de energia Esse cálculo foi aplicado tanto à água quanto ao álcool permitindo comparar os resultados obtidos com os valores tabelados A porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado do calor específico foi de 1 para a água e praticamente nula para o álcool Essa diferença pode ser atribuída a fatores como pequenas perdas de calor para o ambiente imprecisão na leitura da temperatura e limitações do simulador Mesmo com essas variáveis os resultados mostraram alta concordância com os valores de referência evidenciando a eficácia do método e a fidelidade da simulação na reprodução das condições de um experimento real Conclusão A prática virtual de determinação do calor específico da água e do álcool permitiu compreender de forma aplicada os princípios fundamentais da termodinâmica especialmente as trocas de calor e o conceito de equilíbrio térmico O uso do simulador possibilitou a reprodução fiel das etapas experimentais desde a pesagem e o aquecimento dos líquidos até a medição das temperaturas de estabilização Essa abordagem interativa proporcionou o desenvolvimento de habilidades práticas de análise e registro de dados essenciais para o entendimento dos fenômenos térmicos e para a atuação em contextos laboratoriais e industriais Os valores experimentais obtidos demonstraram coerência com os valores tabelados Para a água o calor específico médio encontrado foi de 099 calgC enquanto o valor tabelado é de 100 calgC Já para o álcool o valor médio experimental foi de 058 calgC idêntico ao de referência Essas pequenas diferenças estão dentro do limite aceitável de erro experimental e confirmam a precisão do método aplicado A estabilidade das medições e a baixa variação entre as repetições reforçam a confiabilidade dos resultados e a eficácia do isolamento térmico do calorímetro utilizado na simulação Durante o experimento foi possível observar a diferença de comportamento térmico entre as substâncias analisadas A água apresentou maior capacidade de armazenar energia térmica o que justifica sua ampla utilização em sistemas de aquecimento refrigeração e processos industriais O álcool por possuir menor calor específico aquece e esfria mais rapidamente característica importante em processos que exigem respostas térmicas rápidas Essa comparação evidenciou a relação entre as propriedades físicas das substâncias e suas aplicações práticas na engenharia e na indústria A execução da prática reforçou a importância da precisão experimental da organização dos dados e da aplicação de conceitos teóricos na resolução de problemas reais O uso do laboratório virtual mostrouse uma ferramenta eficiente para o aprendizado seguro e controlado permitindo a consolidação do raciocínio científico e a compreensão da importância do calor específico em diferentes sistemas energéticos O experimento contribuiu para o desenvolvimento da capacidade de análise crítica dos resultados e para a formação de uma base sólida em termodinâmica aplicada Referências BORGNAKKE C SONNTAG R E Fundamentos da Termodinâmica São Paulo Blucher 2018 ÇENGEL Y A BOLES M A Termodinâmica Porto Alegre AMGH 2013 FILHO W B Termodinâmica para Engenheiros Rio de Janeiro LTC 2020 MORAN M J SHAPIRO H N Princípios de Termodinâmica para Engenharia 8 ed Rio de Janeiro LTC 2019 ATIVIDADE PRÁTICA 4 Introdução A variação de entalpia em uma reação química expressa a quantidade de energia trocada entre o sistema e o meio sendo positiva para processos endotérmicos e negativa para processos exotérmicos Essa grandeza representada por ΔH corresponde ao calor trocado a pressão constante permitindo caracterizar as reações químicas quanto à absorção ou liberação de calor Segundo Atkins e De Paula 2011 a entalpia é uma função de estado que depende unicamente das condições termodinâmicas iniciais e finais do sistema sendo essencial para a compreensão dos processos energéticos em reações químicas e industriais A decomposição do peróxido de hidrogênio H₂O₂ é uma reação exotérmica catalisada pelo dióxido de manganês MnO₂ em que ocorre a liberação de oxigênio e calor Esse processo pode ser representado pela equação 2H₂O₂ 2H₂O O₂ cujo calor liberado depende da quantidade de reagente e da eficiência do catalisador A determinação experimental da variação de entalpia dessa reação requer a utilização de um calorímetro instrumento que mede a quantidade de calor absorvido ou liberado por um sistema químico Smith Van Ness e Abbott 2018 destacam que o calorímetro opera sob pressão constante de modo que o calor trocado equivale à variação de entalpia do sistema estudado A equação fundamental utilizada nessa determinação é q mcΔT em que q representa o calor trocado m a massa do sistema c o calor específico e ΔT a variação de temperatura O controle rigoroso das medições de temperatura inicial e final é indispensável para reduzir o erro experimental e garantir resultados coerentes com os valores teóricos Ott e BoerioGoates 2000 ressaltam que a aplicação correta dessa relação permite quantificar a energia envolvida em reações químicas e avaliar sua eficiência térmica aspecto fundamental em processos industriais e laboratoriais A prática também se fundamenta na Segunda Lei da Termodinâmica que estabelece que a entropia total de um sistema isolado nunca diminui Callen 1985 afirma que essa lei determina a irreversibilidade dos processos naturais e define a direção espontânea das reações químicas A decomposição do H O exemplifica um ₂ ₂ processo espontâneo e exotérmico no qual a entropia do sistema aumenta devido à liberação de gás e energia térmica A compreensão dos fenômenos de transferência de energia e da variação de entalpia é essencial em aplicações de engenharia química física e ambiental Fleck 2022 observa que o domínio desses conceitos permite o dimensionamento adequado de trocadores de calor o controle térmico de reatores e a avaliação da segurança de processos industriais Assim o presente experimento visa determinar o calor liberado na decomposição do peróxido de hidrogênio analisando quantitativamente a variação de entalpia e reforçando os princípios da Segunda Lei da Termodinâmica Materias e Métodos O experimento foi realizado no Laboratório Virtual ambiente digital acessado pelo Ambiente Virtual de Aprendizagem AVA O simulador reproduziu as condições de um laboratório físico permitindo a manipulação de reagentes e equipamentos de forma segura Antes do início da atividade o aluno equipou os EPIs virtuais incluindo jaleco óculos máscara e luvas garantindo o cumprimento dos procedimentos de segurança Após essa etapa a capela foi preparada com a abertura da janela de ventilação acendimento da luz interna e acionamento do exaustor assegurando o ambiente adequado para o experimento Os materiais utilizados incluíram um béquer de 50 mL um vidro de relógio uma proveta um calorímetro e uma espátula metálica O reagente principal foi o peróxido de hidrogênio H O enquanto o dióxido de manganês MnO atuou como ₂ ₂ ₂ catalisador da reação O calorímetro foi empregado para medir a variação de temperatura resultante da reação e a proveta foi utilizada para medir com precisão o volume da solução de H O a ser transferido para o sistema O conjunto ₂ ₂ experimental foi mantido sob pressão constante durante todo o procedimento Inicialmente mediuse 40 mL de H O utilizando a proveta e transferiuse o ₂ ₂ conteúdo para o calorímetro Em seguida pesouse 1 g de MnO com a espátula ₂ metálica e adicionouse ao calorímetro Após a adição do catalisador o sistema foi agitado cuidadosamente para promover o contato entre as substâncias A temperatura inicial da solução foi registrada antes da reação e a temperatura final foi medida logo após a completa liberação de oxigênio e estabilização térmica Esse procedimento foi repetido com volumes de 42 mL e 45 mL de H O mantendo a ₂ ₂ massa de catalisador constante Os dados experimentais de temperatura inicial e final foram anotados em tabela permitindo o cálculo da variação de temperatura ΔT em cada ensaio A partir desses valores determinouse o calor liberado em cada reação aplicando a equação q mcΔT em que m representa a massa da solução e c o calor específico da água As medições foram realizadas de forma padronizada para garantir reprodutibilidade e reduzir a margem de erro observando sempre as mesmas condições ambientais simuladas Após a coleta e o cálculo dos resultados o ambiente virtual foi limpo e todos os materiais foram devolvidos ao armário do simulador O experimento foi encerrado mediante a desativação da capela e o término da sessão do Laboratório Virtual Os dados obtidos foram posteriormente organizados em planilhas para análise comparativa visando à interpretação da variação de entalpia e à identificação do comportamento exotérmico da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio Resultados Durante o experimento virtual todas as etapas foram conduzidas conforme o protocolo proposto utilizando o simulador do Laboratório Virtual Algetec A primeira ação consistiu na seleção e no uso correto dos Equipamentos de Proteção Individual EPIs disponíveis no armário de segurança Foram escolhidos jaleco luvas máscara e óculos de proteção conforme exigência da simulação Essa etapa assegurou o cumprimento das normas básicas de segurança antes da manipulação dos reagentes e equipamentos Figura 1 Armário de EPIs Fonte Autoria Própria 2025 Após o preparo individual foi iniciada a configuração da capela de exaustão O sistema foi acionado pela abertura da janela pelo acendimento da luz interna e pela ligação do exaustor garantindo ventilação adequada e simulação de um ambiente seguro para o manuseio de substâncias químicas Esse procedimento antecedeu a coleta dos materiais e reagentes necessários Figura 2 Capela de exaustão pronta para o experimento Fonte Autoria Própria 2025 Em seguida observouse o painel frontal da capela contendo as válvulas de gás e de água o interruptor de luz e o botão geral ONOFF responsáveis pelo controle das operações do experimento Essa interface digital permitiu ao aluno simular as condições reais de um laboratório físico mantendo a segurança operacional durante as reações Figura 3 Painel frontal com válvulas e controles Fonte Autoria Própria 2025 Com a capela ativa os reagentes foram selecionados no armário inferior Nessa etapa foram identificadas as soluções de peróxido de hidrogênio H O e ₂ ₂ dióxido de manganês MnO além dos instrumentos de medição béquer proveta ₂ vidro de relógio calorímetro e espátula metálica Esses itens foram posicionados sobre a bancada da capela para o início da reação Figura 4 Armário inferior com reagentes e materiais Fonte Autoria Própria 2025 Na sequência os equipamentos foram organizados na bancada conforme demonstra o simulador O calorímetro foi disposto no centro acompanhado do termômetro acoplado da proveta para medição de volume e do béquer de apoio Essa montagem permitiu registrar a temperatura inicial e final da reação de forma precisa Figura 5 Montagem do experimento na bancada Fonte Autoria Própria 2025 O peróxido de hidrogênio foi medido com o auxílio da proveta e da pisseta graduada em volumes de 40 mL 42 mL e 45 mL respectivamente O controle do volume foi essencial para avaliar a influência da quantidade de reagente sobre a variação térmica observada Em cada etapa o líquido foi transferido para o calorímetro garantindo medições padronizadas e seguras Figura 6 Medição do volume de H O com pisseta ₂ ₂ Fonte Autoria Própria 2025 Após a transferência do reagente adicionouse 1 g de dióxido de manganês MnO ao calorímetro utilizando a espátula metálica O sistema foi imediatamente ₂ agitado para homogeneizar os componentes iniciandose a reação de decomposição do H O que produziu oxigênio gasoso e provocou aumento de ₂ ₂ temperatura Essa variação térmica foi registrada por meio do termômetro acoplado ao calorímetro Figura 7 Calorímetro durante a medição da variação de temperatura Fonte Autoria Própria 2025 A decomposição do peróxido de hidrogênio é uma reação exotérmica que libera calor segundo a equação 2H₂O₂ aq 2H₂O l O₂ g Os dados coletados no simulador foram organizados na Tabela 1 contendo as temperaturas iniciais e finais para cada volume de reagente A variação térmica ΔT e o calor liberado q foram calculados pela equação q mcΔT considerando a densidade aproximada da solução igual à da água 1 gmL e o calor específico igual a 1 calgC Tabela 1 Dados experimentais da decomposição do H O ₂ ₂ Volume de H O mL ₂ ₂ Temperatura Inicial C Temperatura Final C ΔT C Massa g Calor q mcΔT cal 40 250 335 85 40 3400 42 250 350 100 42 4200 45 250 370 120 45 5400 Fonte Autoria Própria 2025 Os resultados indicaram aumento progressivo da temperatura final com o acréscimo do volume de H O evidenciando que a quantidade de calor liberada está ₂ ₂ diretamente relacionada à massa de reagente em decomposição O comportamento observado confirma o caráter exotérmico da reação uma vez que o calor produzido é transferido ao meio elevando a temperatura da solução A consistência entre os três ensaios reforça a confiabilidade do experimento mostrando que a reação obedece proporcionalidade entre massa reagente e energia liberada A análise quantitativa demonstra que a reação de decomposição do H O ₂ ₂ liberou entre 340 e 540 calorias conforme o volume de reagente utilizado Essa diferença reflete a variação da quantidade total de moléculas reagentes disponíveis para decomposição mantendo constante a eficiência do catalisador O aumento da temperatura registrado no calorímetro confirma a conversão parcial da energia química em energia térmica compatível com a teoria termodinâmica aplicada O experimento permitiu compreender o papel do MnO como catalisador ₂ acelerando a decomposição sem ser consumido no processo Observouse que mesmo com a repetição das medidas a reação manteve a mesma eficiência o que confirma a atuação catalítica sem alteração estrutural do sólido O comportamento térmico do sistema ilustra o princípio da conservação de energia e a aplicabilidade da Segunda Lei da Termodinâmica na caracterização da irreversibilidade das reações exotérmicas Conclusão Os resultados obtidos no experimento virtual demonstraram de forma quantitativa o caráter exotérmico da decomposição do peróxido de hidrogênio H O catalisada pelo dióxido de manganês MnO O aumento de temperatura ₂ ₂ ₂ observado em todos os ensaios confirmou a liberação de energia térmica durante a reação Essa variação foi diretamente proporcional ao volume de reagente utilizado indicando que o calor liberado depende da quantidade de substância em decomposição O uso do calorímetro permitiu quantificar essa energia com precisão reforçando a importância desse instrumento para análises termoquímicas A aplicação da equação q mcΔT possibilitou calcular o calor envolvido em cada etapa experimental revelando que valores maiores de volume de H O ₂ ₂ resultaram em maior liberação de energia Essa relação linear está de acordo com o comportamento esperado para reações exotérmicas nas quais o aumento da concentração de reagente intensifica a produção de calor O controle das variáveis experimentais e o uso de medidas padronizadas garantiram a consistência dos resultados e reduziram possíveis erros de medição Do ponto de vista conceitual a prática consolidou os fundamentos da Segunda Lei da Termodinâmica evidenciando a irreversibilidade dos processos que envolvem transferência espontânea de energia A conversão da energia química em energia térmica e a liberação de oxigênio gasoso demonstraram que parte da energia do sistema é dissipada no ambiente aumentando a entropia total Assim o experimento permitiu relacionar aspectos teóricos da termodinâmica com fenômenos observáveis no laboratório A atividade cumpriu seus objetivos ao permitir a compreensão dos conceitos de entalpia exotermia e conservação de energia O uso do simulador virtual demonstrou ser um recurso didático eficaz para o aprendizado experimental seguro reproduzindo com fidelidade o comportamento de um sistema real A prática reforçou a importância do domínio das leis termodinâmicas para a análise de reações químicas e para a aplicação desses princípios em contextos científicos e industriais Referências Bibliográficas ATKINS P W DE PAULA J FísicoQuímica 8 ed Rio de Janeiro LTC 2011 CALLEN H B Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics 2 ed New York John Wiley Sons 1985 FLECK R Entropy and the Second Law of Thermodynamics Cham Springer 2022 OTT J B BOERIOGOATES J Chemical Thermodynamics Principles and Applications San Diego Academic Press 2000 SMITH J M VAN NESS H C ABBOTT M M Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 8 ed New York McGrawHill Education 2018