Portifólio 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 parVar RT Determinar a pressão de vapor usando a equação pv patm par ρgΔhliq Analisando os Resultados Preencher a tabela de dados experimentais com as medições realizadas Traçar um gráfico de lnpv em função de T¹ e encontrar a equação da reta para determinar a entalpia de vaporização experimental ΔHv Dados experimentais T C T K Δhliq 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 Termodinâmica Curso Aluno Cidade Ano 2025 Sumario Aula pratica 1 Software O ALGETEC Laboratórios Virtuais prática simulada A1 CONCEITOS INTRODUTÓRIOS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA Determinação da Equação Termométrica Aula pratica 2 Software O ALGETEC Laboratórios Virtuais A2 OBTENÇÃO DAS PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS Determinação da Pressão de Vapor e da Entalpia de Vaporização da Água Aula pratica 3 Software O ALGETEC Laboratórios Virtuais A3 AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS Determinação da Pressão de Vapor e da Entalpia de Vaporização da Água Aula pratica 4 Software O ALGETEC Laboratórios Virtuais A3SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA Determinação da Pressão de Vapor e da Entalpia de Vaporização da Água Introdução 1 O objetivo desta prática é entender o comportamento de substâncias termométricas em função da temperatura aplicando esses conceitos na calibração de termômetros Este experimento utiliza um termoscópio para observar mudanças de volume em resposta a variações de temperatura registrando esses dados em uma tabela e gráfico Altura da coluna líquida X Temperatura que permite observar uma relação matemática entre essas grandezas 2 O objetivo desta atividade prática foi seguir o procedimento de determinação da pressão de vapor e a entalpia de vaporização da água ou seja como estas propriedades variam com a temperatura Utilizando conceitos de vaporização de um líquido condensação volatilidade e calorimetria 3 Este experimento determina o calor específico de líquidos especificamente água e álcool utilizando um simulador esta é uma propriedade térmica considerada em processos da indústria pois define a quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância Esse conhecimento é usado para o controle de processos térmicos como trocas de calor em sistemas de aquecimento e refrigeração influenciando diretamente na eficiência energética e no dimensionamento de equipamentos 4 Este experimento visa definir a quantidade de calor envolvida na decomposição do peróxido de hidrogênio usando ambiente controlado e um método específico no simulador virtual Usase também o calorímetro para medir o calor envolvido à pressão constante Aula pratica 1 Dados visuais RESULTADOS Tabela 1 Estado térmico Temperatura indicada no termômetro a álcool T C Altura da coluna líquida h cm Ponto do gelo 0 115 Ambiente 248 133 Ponto do vapor 250 239 Tabela 2 Estado térmico Temperatura indicada no termômetro a álcool T C Altura da coluna líquida h cm Ponto do gelo 0 000 Ambiente 125 1330 Ponto do vapor 250 2390 Usando da interpolação DISCUSSÃO 1 Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes pontos de temperatura R Necessitamos de vários pontos para obter um gráfico mais preciso e encontrar a relação entre eles 2 Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento R O ponto do gelo serve como uma temperatura fixa para estabelecer uma escala de referência se a marcação do termômetro for fora do esperado saberemos que não está calibrado corretamente Com ele conseguimos verificar a resposta do termoscópio a uma temperatura conhecida permitindo criar uma base confiável para comparações com outras medições 3 Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do experimento R A incerteza que advém da leitura do operador e a incerteza sobre a resolução do equipamento é capaz de influenciar a linearidade do gráfico 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 R Foi realizado o cálculo nos resultados 5 Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação obtida Explique possíveis causas para essa diferença R Utilizando o valor de h na equação obtida encontrei o valor da temperatura da água de 279C Os dois valores um obtido através da equação e um obtido experimentalmente foram semelhantes como a variação foi pequena pode ser explicada por ter sido feita por um aluno com pouca experiência em manuseio laboratorial CONCLUSÃO O presente experimento sobre a obtenção da equação termométrica proporciona uma compreensão da prática de como relacionar temperatura e a variação volumétrica de substâncias observada na variação da altura da coluna líquida em diferentes pontos de temperatura Marcar pontos de referência como o ponto do gelo e o ponto de vapor e de construir um gráfico alturatemperatura permitiu não só verificar a linearidade da relação entre as variáveis mas também entender a importância de uma calibração precisa em equipamentos de medição Aula pratica 2 Dados visuais RESULTADOS Utilizando o diâmetro do tubo 9mm raio 45mm Tabela 1 T C T K cm cm Pa Pa 0 273 305 155 0986 8905432 50 323 25 21 1335 9001031 3877 0003095 55 328 24 22 1399 8991845 19338 0003048 60 333 226 234 1488 897888 7716 0003003 43458 65 338 21 25 159 8964097 38477 0002958 59526 70 343 177 283 18 8933128 101674 0002951 69243 75 348 139 321 2042 8897599 17405 0002873 74619 80 353 77 383 2436 8839453 291718 0002832 79967 A equação da reta é do tipo Usando métodos de regressão linear aos pontos obtidos temos que n sendo o número de amostras Portanto e A equação da reta é A entalpia de vaporização pode ser calculada como m sendo a inclinação da reta DISCUSSÃO Qual é a importância de medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos Para determinar a pressão parcial do ar e a pressão de vapor o dado da pressão atmosférica é necessário para a determinação Explique por que é necessário resfriar a água a 0 C antes de iniciar o aquecimento É necessário pois a água a 0C é uma condição inicial conhecida uma condição onde a pressão de vapor é muito pequena e ao começar o aquecimento as variações podem ser percebidas mais facilmente Como a posição da régua graduada influencia na coleta dos dados experimentais Posicionar a régua adequadamente e fixada próxima ao condensador dispensa correção nas medidas assim diminui a chance de haver um erro de leitura ou propagação de incertezas Qual é a fórmula utilizada para calcular o volume do gás e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada é os dados de medição na régua graduada são inseridos para cada ponto os valores da variação de altura do gás aumentaram e o raio utilizado foi 00045 m Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da entalpia de vaporização Explique possíveis causas para essa diferença A porcentagem de erro foi de aproximadamente 28663 A imprecisão do simulador pode ter influenciado já que não leva em conta as variações de pressão nem de temperatura assim como pode ter ocorrido erros de medição devido a imprecisão de extrair dados da régua graduada CONCLUSÃO O experimento proporcionou a obtenção dados experimentais que permitem analisar a relação entre a pressão de vapor e a temperatura sendo os dois relacionados de forma linear o que descreve a equação da reta obtida através da construção do gráfico do logaritmo natural da pressão de vapor versus o inverso da temperatura em Kelvin Foi possível obter a linearidade proposta na equação de ClausiusClapeyron Houve uma discrepância significativa com os valores reais da entalpia de vaporização porém pode ser compreendida ao levar em consideração as condições de realização do experimento Aula pratica 3 Dados visuais RESULTADOS Tabela 1 Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Massa da água fria m1 g 491 463 4534 Massa da água quente m2 g 7167 699 6756 Temperatura da água fria T1 C 252 25 253 Temperatura da água quente T2 C 659 65 655 Temperatura de equilíbrio Tf C 469 588 591 Calor específico da água calgC 1 1 1 Calor específico médio da água calgC 1 A porcentagem de erro aproximadamente é de 60 Tabela 2 Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Massa do álcool m1 g 4936 4947 501 Massa da água m2 g 7055 732 6938 Temperatura do álcool T1 C 252 253 252 Temperatura da água quente T2 C 704 704 703 Temperatura de equilíbrio Tf C 633 634 636 Calor específico do álcool calgC 058 058 058 Calor específico médio do álcool calgC 058 A porcentagem de erro aproximadamente é de 49 DISCUSSÃO Qual é a importância de tarar a balança antes de medir a massa do líquido Para garantir que a medição da balança resulte apenas na massa do líquido facilitando o experimento ao invés de sempre corrigir a medição da balança subtraindo a massa do béquer Explique por que é necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a temperatura final É necessária a mistura para que a troca térmica ocorra entre os 2 fluidos de trabalho assim garante uma distribuição homogênea da temperatura na mistura Como a capacidade calorífica do calorímetro influência nos resultados do experimento Quando os dois líquidos estão trocando calor parte deste calor é absorvido pelo calorímetro a capacidade calorífica do equipamento é que vai definir se ele vai captar muito ou pouco calor Qual é a fórmula utilizada para calcular o calor específico de um líquido e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula Usamos o calor trocado no processo obtido através da massa diferença de temperatura e calor específico do fluido a massa das substâncias e a variação da temperatura Tudo isso foi obtido nas tabelas bastando apenas aplicar 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 Foi de 60 para a água e 49 para o álcool O simulador virtual não consegue captar perdas de calor para o ambiente além de que o calorímetro capta uma parte do calor no processo deixando uma incerteza na obtenção virtual do calor trocado no processo CONCLUSÃO Este experimento me proporcionou aprender as etapas sobre a obtenção experimental do calor específico de substâncias usando EPIs e os equipamentos necessários como termômetro digital béquer bocal de aquecimento calorímetro e a balança Foram mostradas todas as etapas necessárias detalhadamente Observei a importância de usar equipamentos adequados como um calorímetro com baixa capacidade calorífica para obter precisão nos resultados Alguns erros de medição isolamento térmico e do laboratório virtual foram propagados por isso houve discrepância nos resultados Aula pratica 4 Dados visuais RESULTADOS Tabela 1 Variação de Massa de H2O2 densidade145 Calor liberado temperatura gcm3 40ml de H2O2 10079 g de MnO2 15C 58g 3637 J 42ml de H2O2 10041 g de MnO2 155C 609 3946 J 45ml de H2O2 09958 g de MnO2 17C 6525 4637 J DISCUSSÃO Por que é importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de adicionar o catalisador Esta prática permite que no termômetro apareça um ponto de referência onde conhecemos onde qualquer variação de temperatura nós conseguimos atribuir a reação que ocorre no calorímetro Explique a razão para agitar o calorímetro após adicionar o dióxido de manganês O dióxido de manganês age como catalisador na mistura ao agitar garante que o catalisador esteja homogeneizado na solução Como a quantidade de dióxido de manganês adicionada pode influenciar nos resultados do experimento Como é um catalisador se adicionado em grande quantidade há elevação rápida da temperatura e gera uma precisão maior no experimento pois há menos tempo do calor ser cedido ao ambiente ou ao calorímetro Qual é a fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula Determinamos a massa de H2O2 depois multiplicamos pelo seu calor específico e pela variação de temperatura obtida medindo no calorímetro Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da variação de entalpia Explique possíveis causas para essa diferença Não foi apresentado os valores tabelados na atividade sendo impossível medir a porcentagem do erro CONCLUSÃO Esta prática experimental realizada proporcionou a determinação da variação de entalpia em reações químicas no exemplo da decomposição do peróxido de hidrogênio sendo possível observar na prática como o aumento na quantidade de reagente impacta diretamente o calor liberado mostrando que é uma reação exotérmica A prática demonstrou que a calorimetria é uma técnica eficaz para estudar as trocas de calor em reações químicas sendo amplamente aplicável tanto na pesquisa acadêmica quanto na indústria onde o controle da entalpia é fundamental em processos como combustão produção de energia e síntese de produtos químicos Conclusão O objetivo geral desse trabalho foi desenvolver os conhecimentos na área de termodinâmica Foram utilizados laboratórios virtuais que simulam como se comportam diferentes instrumentos de medições compreendendo os conceitos de equações termométricas e a relação entre diferentes escalas de temperatura e realizamos medições mais precisas com calibração de termômetros aprendendo conceitos sobre pressão de vapor e vaporização Adquirimos conhecimentos sobre processos industriais de destilação e refrigeração Também aprendemos sobre reações endotérmicas e exotérmicas e como e transferida energia durante reações químicas no geral aprendemos a aplicar princípios de termodinâmica e realizar cálculo de calor especifico de líquidos Com base no que estudamos sobre termodinâmica podemos dizer que está no dia a dia das pessoas ou usamos direta ou indiretamente sendo assim parte fundamental para resolvermos nossos problemas utilizando seus princípios para transformar uma energia e outra e ampliarmos nossos conhecimentos para se alcançar resultados satisfatórios