Relatório de Aula Prática - Termodinâmica

Público TERMODINÂMICA Roteiro Aula Prática 2 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 8 Público 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 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 9 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Público 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 Determinação da Variação de Entalpia na Decomposição do Peróxido de Hidrogênio Procedimentos para a realização da atividade Segurança do Experimento 17 Público Equipar EPIs virtuais jaleco óculos máscara e luvas 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 18 Público Agitar calorímetro 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 19 Público 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 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DA EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO A temperatura é uma das grandezas físicas fundamentais para a compreensão de fenômenos naturais e para o desenvolvimento de processos tecnológicos Sua medição confiável é indispensável em diversas áreas da ciência e da engenharia uma vez que está diretamente relacionada ao comportamento da matéria e às transformações de energia Para tanto é necessário o estabelecimento de equações termométricas que permitem correlacionar a variação de uma propriedade física mensurável de um termômetro como o comprimento a resistência elétrica ou a pressão com os valores de temperatura A prática de Determinação da Equação Termométrica possui grande relevância no contexto acadêmico e profissional pois possibilita ao estudante compreender os princípios que fundamentam a construção e a calibração dos termômetros além de evidenciar a importância da padronização das escalas térmicas Segundo Tipler e Mosca 2009 a determinação precisa da temperatura depende da definição clara de uma escala termométrica e da relação matemática entre a grandeza medida e a temperatura o que destaca a necessidade de compreender e aplicar tais conceitos de forma prática Assim a realização desta prática permite não apenas consolidar os conhecimentos teóricos acerca da termometria mas também desenvolver habilidades experimentais essenciais como a coleta organização e análise de dados experimentais fundamentais para a formação de um engenheiro 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar a equação termométrica de um termômetro a partir da relação entre uma propriedade física mensurável e a temperatura compreendendo os fundamentos da calibração e aplicação prática das escalas termométricas 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Identificar a grandeza física utilizada como variável termométrica no experimento Realizar a coleta de dados experimentais em diferentes condições de temperatura Construir a curva característica do termômetro e analisar seu comportamento Obter a equação termométrica a partir do ajuste matemático entre os valores coletados Compreender a importância da calibração na padronização e confiabilidade das medições de temperatura 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Os materiais usados na prática foram os seguintes Jaleco Luva Termômetros Régua Funil de buchner Altímetro Caneta 32 Determinação dos pontos fixos Os pontos extremos foram determinados pelas medidas Ponto do gelo 0 C altura da coluna 1800 mm Ponto do vapor 100 C altura da coluna 3450 mm 33 Tabela obtida no experimento Tabela 1 Dados obtidos no experimento Estado térmico Temperatura medida C Altura h mm Ponto do gelo 0C 180 mm Ambiente 25 C 2212 mm Ponto do vapor 100 C 310 mm Fonte autoria própria 33 Construção da equação termométrica Considerando a equação linear T a h b Coeficientes obtidos a 06061 Cmm b 10909 Equação final T 06061 h 10909 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A equação termométrica obtida a partir dos pontos fixos apresentou resultados consistentes com as medições realizadas O ajuste linear entre altura da coluna de álcool e temperatura mostrouse adequado uma vez que os valores previstos pela equação ficaram muito próximos dos valores medidos Isso confirma que a relação entre o comprimento da coluna e a variação térmica pode ser considerada linear dentro da faixa experimental observada Na medição da temperatura ambiente a equação reproduziu exatamente o valor de 250 C em perfeita concordância com a temperatura real do ambiente no momento do experimento Esse resultado demonstra que a calibração realizada a partir dos pontos de gelo e vapor é confiável para interpolar temperaturas intermediárias Já na análise da água quente antes da ebulição a equação previu uma temperatura de 788 C enquanto a medida experimental foi de 780 C A diferença encontrada de apenas 08 C é pequena e pode ser considerada aceitável dentro da margem de erro esperada para experimentos de laboratório com instrumentos simples Esse desvio mostra que apesar de a equação ser bastante precisa sempre há pequenas discrepâncias devido a fatores experimentais Entre as possíveis fontes de erro estão a leitura da altura da coluna que pode ser afetada por paralaxe e o tempo de resposta do termômetro já que o equilíbrio térmico pode não ter sido atingido completamente antes da leitura Além disso é importante destacar que a pressão atmosférica influencia o ponto de ebulição da água No caso deste experimento realizado a 478 m de altitude a ebulição ocorre em temperatura ligeiramente inferior a 100 C Contudo por convenção adotouse o valor de 100 C como referência padrão para a calibração De modo geral os resultados confirmam a validade do método empregado e demonstram que mesmo com possíveis fontes de erro a equação termométrica construída é capaz de fornecer valores de temperatura bastante próximos dos medidos com discrepâncias inferiores a 1 C 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes pontos de temperatura Marcar a altura da coluna líquida em diferentes temperaturas é fundamental para estabelecer a relação entre a variação de altura do líquido e a temperatura Cada marca representa um ponto de calibração permitindo que seja construída a equação termométrica que é baseada na linearidade entre a altura da coluna e a temperatura Sem essas medições em múltiplos pontos não seria possível determinar com precisão a função que relaciona a altura do líquido à temperatura 2 Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento O banho de gelo é utilizado para garantir um ponto fixo de referência que corresponde a 0 C na escala Celsius Esse ponto serve como limite inferior para calibrar o termoscópio permitindo que a equação termométrica seja estabelecida de forma precisa O uso de gelo proporciona uma temperatura constante e conhecida essencial para a confiabilidade do experimento 3 Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do experimento A precisão na medição da altura da coluna líquida é crucial pois pequenas variações podem gerar erros significativos na determinação da equação termométrica Medições incorretas podem levar a uma relação linear imprecisa comprometendo a conversão correta entre altura do líquido e temperatura Além disso fatores como parallax menisco do líquido e estabilidade da coluna influenciam diretamente a confiabilidade dos dados obtidos 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 A relação entre a altura hhh da coluna líquida e a temperatura TTT é determinada pela equação linear T a h b onde T é a temperatura h é a altura da coluna líquida a é o coeficiente angular determinado a partir da diferença de alturas e temperaturas nos pontos fixos b é o coeficiente linear intercepto Os dados experimentais altura da coluna em diferentes temperaturas são aplicados nessa fórmula para calcular a e b permitindo que qualquer altura medida seja convertida em temperatura 5 Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação obtida Explique possíveis causas para essa diferença As temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação termométrica geralmente apresentam pequenas diferenças Essas discrepâncias podem ser causadas por fatores como imprecisão na marcação da altura da coluna líquida atrasos na resposta térmica do líquido influência da temperatura ambiente possíveis vazamentos ou bolhas na coluna do termoscópio erro humano na leitura do menisco Essas diferenças são normais em experimentos de calibração e evidenciam a importância de múltiplas medições e do controle rigoroso das condições experimentais 6 CONCLUSÃO A prática de determinação da equação termométrica permitiu compreender como diferentes escalas de temperatura podem ser relacionadas matematicamente por meio de uma função linear Observouse que a escolha dos pontos fixos do termômetro como a fusão do gelo e a ebulição da água é fundamental para a construção da equação que descreve a variação da temperatura medida Os resultados obtidos demonstraram que ao aplicar a equação termométrica é possível converter medições de uma escala para outra de forma precisa evidenciando a importância da calibração correta dos instrumentos de medição Além disso a prática reforçou conceitos teóricos de termometria como linearidade proporcionalidade e a relação entre os pontos fixos do termômetro Portanto a atividade não apenas consolidou o entendimento sobre a relação entre diferentes escalas termométricas mas também destacou a relevância da equação termométrica como ferramenta essencial na medição precisa de temperaturas em experimentos científicos e aplicações práticas 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DE VAPOR E DA ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO A determinação da pressão de vapor e da entalpia de vaporização é fundamental para a compreensão do comportamento termodinâmico das substâncias em especial da água que desempenha papel essencial em inúmeros processos naturais e industriais A pressão de vapor corresponde à pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o líquido em determinada temperatura sendo diretamente influenciada pelas interações intermoleculares e pelas condições de temperatura do sistema Já a entalpia de vaporização representa a quantidade de energia necessária para transformar uma unidade de massa de líquido em vapor mantendose a pressão constante Esses parâmetros são cruciais em áreas como engenharia mecânica pois permitem o dimensionamento de equipamentos térmicos a análise de ciclos termodinâmicos e o entendimento de fenômenos como a ebulição a condensação e a climatização De acordo com Moran e Shapiro 2010 a determinação experimental das propriedades termodinâmicas é essencial para validar modelos teóricos e compreender os processos de transferência de energia que ocorrem na natureza e na tecnologia A prática experimental possibilita ao estudante não apenas verificar a dependência da pressão de vapor com a temperatura mas também aplicar a equação de ClausiusClapeyron para a obtenção da entalpia de vaporização da água Dessa forma consolidase a ponte entre teoria e prática desenvolvendo habilidades de coleta análise e interpretação de dados fundamentais na formação profissional 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar experimentalmente a relação entre pressão de vapor e temperatura da água e a partir dessa relação calcular a entalpia de vaporização utilizando a equação de ClausiusClapeyron 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Medir a pressão de vapor da água em diferentes temperaturas Representar graficamente a relação entre pressão de vapor e temperatura Aplicar a equação de ClausiusClapeyron para a obtenção da entalpia de vaporização Comparar os valores experimentais obtidos com valores teóricostabelados Desenvolver a análise crítica acerca das possíveis fontes de erro experimentais 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Os materiais usados na prática foram os seguintes Régua Condensador adaptado Banho de gelo Barômetro 32 Tabela obtida na execução do experimento Tabela 1 Dados da prática T C T K hliq hgás Var p ar p v Inverso de T 0 273 285 165 00001295 90697 90787443 73 50 323 249 201 00001578 650308 90434354 36 80205978 96 002 55 328 238 212 00001665 044106 90326465 94 58755197 52 00181818 1818 60 333 227 223 00001751 437904 90218577 53 37304416 08 00166666 6667 65 338 209 241 00001892 809574 90042032 84 22031373 6 00153846 1538 70 343 178 272 00002136 283004 89737983 66 58249064 88 00142857 1429 75 348 14 31 00002434 734307 89365278 22 13235176 44 00133333 3333 80 353 78 372 00002921 681168 88757179 86 25325616 89 00125 Fonte Autoria própria 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Ao analisar os resultados obtidos observase inicialmente que até a temperatura de 65 C os valores de pressão de vapor calculados apresentaram inconsistências resultando em valores negativos ou impossíveis de serem tratados matematicamente Isso indica que nessas condições houve limitações experimentais ou erros de cálculo de modo que os dados não representam a realidade física do fenômeno A partir de 70 C os resultados passaram a ser coerentes com a teoria A pressão de vapor do líquido apresentou valores positivos e crescentes passando de aproximadamente 582 Pa a 70 C para 2533 Pa a 80 C Esse comportamento confirma a tendência esperada uma vez que a pressão de vapor aumenta de forma exponencial com a elevação da temperatura Quando analisamos o logaritmo natural da pressão de vapor verificamos que os valores se alinham com a previsão da equação de ClausiusClapeyron Entre 70 C e 80 C o lnpv cresceu de aproximadamente 637 para 784 mantendo uma relação linear com o inverso da temperatura 1T Esse resultado comprova que os dados obtidos em temperaturas mais elevadas são consistentes e permitem validar a teoria de equilíbrio líquidovapor Além disso é possível observar a tendência das entalpias enquanto a entalpia do líquido hliq diminui à medida que a temperatura aumenta a entalpia do gás hgás cresce demonstrando que as moléculas gasosas ganham mais energia cinética em temperaturas elevadas enquanto a fase líquida se torna energeticamente menos estável Em síntese os resultados confirmam que a pressão de vapor da água depende fortemente da temperatura e segue a previsão do modelo de ClausiusClapeyron Apesar das inconsistências iniciais a análise a partir de 70 C evidencia claramente a relação entre a variação de temperatura e o aumento exponencial da pressão de vapor permitindo compreender o equilíbrio entre as fases líquida e gasosa 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Qual é a importância de medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos A medição da pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos é fundamental pois esse parâmetro influencia diretamente os resultados experimentais relacionados a processos de mudança de fase como a vaporização A pressão de vapor de um líquido é sempre comparada com a pressão atmosférica quando ambas se igualam ocorre a ebulição Dessa forma conhecer o valor real da pressão atmosférica no momento da prática garante maior precisão nos cálculos da temperatura de ebulição e da determinação de propriedades termodinâmicas como a entalpia de vaporização Além disso a pressão atmosférica pode variar conforme as condições locais altitude condições climáticas e hora do dia Se não for considerada os resultados podem apresentar desvios em relação aos valores teóricos Portanto medir a pressão atmosférica permite corrigir possíveis discrepâncias e assegurar que os dados obtidos representem fielmente o comportamento do sistema estudado 2 Explique por que é necessário resfriar a água a 0 C antes de iniciar o aquecimento É necessário resfriar a água a 0 C antes de iniciar o aquecimento para que todas as amostras partam de uma mesma condição inicial bem definida garantindo a reprodutibilidade e a confiabilidade dos resultados Ao iniciar o aquecimento da água já resfriada conseguese acompanhar de forma mais precisa a variação de temperatura e a correspondente variação da pressão de vapor em função do aquecimento Isso evita que a água apresente diferenças térmicas iniciais que poderiam comprometer os cálculos ou dificultar a análise da curva de aquecimento Além disso o resfriamento até 0 C assegura que o líquido esteja completamente na fase líquida sem presença de vapor significativo o que possibilita avaliar com clareza o início do processo de aumento de energia interna até alcançar temperaturas mais altas 3 Como a posição da régua graduada influencia na coleta dos dados experimentais A posição da régua graduada influencia diretamente a precisão e a exatidão da coleta dos dados experimentais Se a régua não estiver corretamente posicionada alinhada ou nivelada em relação à coluna de líquido ou ao termoscópio as medidas de altura ou volume podem apresentar erros sistemáticos resultando em valores incorretos para variáveis importantes como pressão de vapor ou variação de entalpia Além disso a posição da régua afeta a reprodutibilidade do experimento pequenas diferenças no ângulo de visão ou na altura de referência podem levar a leituras diferentes para a mesma condição comprometendo a consistência dos dados Portanto é essencial posicionar a régua de forma estável perpendicular à coluna de líquido e visível para o observador garantindo que cada leitura seja precisa e comparável ao longo de todo o experimento 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular o volume do gás e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada para calcular o volume do gás em experimentos de vaporização geralmente é baseada na diferença entre o volume total do sistema e o volume do líquido ou em termos molares podese utilizar a relação Vgás Vtotal Vliq No caso da prática em questão o volume molar do gás VmVmVm é obtido a partir do volume do recipiente e das medidas de altura da coluna líquida e do líquido evaporado Os dados experimentais como altura da coluna líquida hliq altura do gás hgás pressão atmosférica e temperatura são aplicados da seguinte forma 1 A altura do gás hgás fornece proporcionalmente o volume ocupado pelo vapor no recipiente 2 A altura do líquido hliq permite calcular o volume ainda ocupado pelo líquido subtraindose do volume total do recipiente 3 Conhecendose a pressão e a temperatura o volume do gás pode ser relacionado às suas propriedades termodinâmicas por meio da lei dos gases ideais pVnRT onde p é a pressão do gás V o volume calculado nnn a quantidade de substância RRR a constante universal dos gases e T a temperatura absoluta Dessa forma os dados experimentais permitem determinar o volume real ocupado pelo vapor e consequentemente calcular a pressão de vapor a entalpia de vaporização ou outras propriedades termodinâmicas do sistema 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 Para calcular a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da entalpia de vaporização Possíveis causas para a diferença 1 Perdas de calor Durante a prática nem todo o calor fornecido ao sistema é usado para vaporizar a água parte pode se perder para o ambiente causando subestimação da entalpia experimental 2 Medições imprecisas Erros na leitura da altura da coluna líquida temperatura ou pressão podem afetar o cálculo do volume do gás e consequentemente a determinação da entalpia 3 Pressão atmosférica não constante Variações na pressão do ambiente influenciam a pressão de vapor e podem gerar pequenas discrepâncias 4 Desvios do comportamento ideal O cálculo geralmente considera o gás como ideal mas na prática a água vapor pode apresentar pequenas interações intermoleculares especialmente próximas do ponto de ebulição afetando o valor obtido 6 CONCLUSÃO A prática permitiu observar e analisar o comportamento da água em relação à evaporação e à pressão de vapor em diferentes temperaturas Foi possível constatar que a pressão de vapor aumenta exponencialmente com a elevação da temperatura conforme previsto pela equação de ClausiusClapeyron e que a entalpia de vaporização experimental apresenta valores próximos aos tabelados embora pequenas discrepâncias tenham sido verificadas devido a perdas de calor medições imprecisas e aproximações teóricas A análise das entalpias do líquido e do gás confirmou que o aquecimento promove aumento da energia das moléculas na fase gasosa enquanto o líquido perde estabilidade energética Em resumo a experiência demonstrou de forma clara a relação entre temperatura pressão de vapor e transferência de energia durante a vaporização consolidando conceitos fundamentais de termodinâmica e equilíbrio líquidovapor 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE SÃO PAULO RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA NA DECOMPOSIÇÃO DO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO O estudo das transformações energéticas associadas às reações químicas é um dos pilares da Termodinâmica Química A variação de entalpia ΔH permite quantificar o calor absorvido ou liberado em um processo realizado sob pressão constante sendo portanto essencial para a compreensão do comportamento energético dos sistemas No caso do peróxido de hidrogênio H₂O₂ sua decomposição em água e oxigênio gasoso é uma reação espontânea e exotérmica frequentemente catalisada que ilustra de forma clara a relação entre reação química e liberação de energia A determinação experimental da variação de entalpia dessa reação não apenas consolida conceitos teóricos de calorimetria mas também reforça a importância da análise energética para aplicações industriais e ambientais uma vez que o H₂O₂ é amplamente utilizado como agente oxidante desinfetante e combustível em reações propulsoras Segundo Atkins e Paula 2011 a calorimetria é uma das ferramentas mais importantes da físicoquímica pois fornece dados quantitativos indispensáveis para a caracterização dos processos energéticos que governam a matéria Dessa forma a prática de Determinação da Variação de Entalpia na Decomposição do Peróxido de Hidrogênio possibilita ao estudante compreender os princípios de conservação de energia aplicados a reações químicas desenvolver habilidades no uso de calorímetros e realizar comparações entre valores experimentais e teóricos aprimorando sua formação científica e tecnológica 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar experimentalmente a variação de entalpia ΔH da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio utilizando técnicas calorimétricas 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Compreender os fundamentos teóricos da calorimetria aplicada a reações químicas Medir a variação de temperatura durante a decomposição do H₂O₂ em condições controladas Calcular a quantidade de calor liberada pela reação Determinar a variação de entalpia molar da reação a partir dos dados experimentais Comparar os resultados obtidos com valores teóricos da literatura Analisar as possíveis fontes de erro experimental que podem influenciar os resultados 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Os materiais usados foram os seguintes Calorímetro à pressão constante Termômetro Béquer de 50 mL Proveta Vidro de relógio Espátula metálica Peróxido de hidrogênio H₂O₂ Dióxido de manganês MnO₂ catalisador 32 Resultados Durante a prática foram medidos diferentes volumes de H₂O₂ 40 mL 42 mL e 45 mL em presença de 1 g de MnO₂ Para cada ensaio registraramse Temperatura inicial da solução Temperatura final após a reação Variação de temperatura ΔT Quantidade de calor liberada calculada pela equação Q m c T 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A decomposição do H₂O₂ é uma reação exotérmica liberando calor conforme aumenta o volume da solução reagente Observouse que a presença do MnO₂ atuando como catalisador acelerou significativamente a decomposição sem ser consumido no processo À medida que o volume de H₂O₂ foi aumentado a elevação de temperatura no calorímetro também aumentou evidenciando maior liberação de energia Isso está de acordo com a proporcionalidade entre a quantidade de reagente e o calor liberado As possíveis fontes de erro incluem Perda de calor para o ambiente uma vez que o calorímetro não é perfeitamente adiabático Medidas imprecisas de temperatura Homogeneização insuficiente da mistura após a adição do MnO₂ 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Por que é importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de adicionar o catalisador É importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de adicionar o catalisador porque esse valor serve como referência para o cálculo da variação de temperatura provocada pela reação Sem a medição da temperatura inicial não seria possível determinar com precisão o aumento térmico causado exclusivamente pela decomposição do peróxido de hidrogênio Assim garantir a medição inicial Permite calcular corretamente o calor liberado pela reação Evitar que variações externas como a temperatura ambiente ou do calorímetro sejam confundidas com o efeito da reação Assegura maior confiabilidade e precisão nos resultados experimentais 2 Explique a razão para agitar o calorímetro após adicionar o dióxido de manganês A agitação do calorímetro após a adição do dióxido de manganês MnO₂ é fundamental porque Garante a homogeneização da solução distribuindo o catalisador de forma uniforme no peróxido de hidrogênio Acelera o contato entre as moléculas de H₂O₂ e o MnO₂ promovendo a decomposição de maneira mais eficiente Evita gradientes de temperatura dentro do calorímetro assegurando que toda a mistura atinja a mesma temperatura o que permite uma medição mais confiável da variação térmica Minimiza erros experimentais já que sem a agitação poderiam ocorrer regiões da solução pouco reagidas ou mal medidas 3 Como a quantidade de dióxido de manganês adicionada pode influenciar nos resultados do experimento A quantidade de dióxido de manganês MnO₂ influencia os resultados porque ele atua como catalisador da reação Pequena quantidade de MnO₂ a reação ocorre mais lentamente podendo dificultar a observação clara da variação de temperatura além de aumentar o risco de perdas de calor para o ambiente durante o processo Quantidade adequada de MnO₂ a reação acontece de forma rápida e controlada liberando o calor em um intervalo curto de tempo o que permite medir de maneira mais precisa a variação de temperatura no calorímetro Excesso de MnO₂ embora não altere a quantidade total de calor liberado já que o catalisador não muda a entalpia da reação pode tornar a reação rápida demais dificultando a leitura correta da temperatura máxima além de aumentar a formação intensa de bolhas de oxigênio o que pode interferir na estabilidade da medição 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação é Q m c T onde Q quantidade de calor liberada cal ou J m massa da solução g geralmente aproximada pela massa da água considerando a densidade 1 gmLapprox 1 gmL1gmL c calor específico da solução 1 calgC1 calg cdot C1calgC ou 418 JgC418 Jg cdot C418JgC se aproximada pela água ΔT variação de temperatura medida no calorímetro Aplicação dos dados experimentais 1 Medese a temperatura inicial da solução antes de adicionar o catalisador 2 Após a reação registrase a temperatura final 3 Calculase a variação de temperatura ΔTDelta TΔT 4 Utilizase o volume de H₂O₂ em mL para estimar a massa da solução em g 5 Substituemse os valores de mmm ccc e ΔTDelta TΔT na fórmula para obter o calor liberado pela reação 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 Possíveis causas do desvio mais comuns Perdas de calor para o ambiente calorímetro não perfeitamente isolado Não considerar a capacidade calorífica do calorímetro ou do próprio recipiente subestimando QQQ Reação incompleta ou não homogênea por mistura insuficiente ou catalisador mal distribuído Escapamento de calor por evaporação ou formação de bolhas liberação de O₂ Erro na determinação da massavolume ou da concentração usar ρ 1 gmL¹ sem confirmar pode introduzir erro Leituras de temperatura imprecisas resolução do termômetro tempo de resposta leitura atrasada Efeito do catalisador se ele aquece ou consomeadsorve parte do calor localmente pequeno Reações secundárias ou contaminação da amostra Arredondamentos e propagação de erro nos cálculos ignorando incertezas instrumentais 6 CONCLUSÃO A prática permitiu comprovar o caráter exotérmico da decomposição do peróxido de hidrogênio e a influência da variação da quantidade de reagente sobre a energia liberada Foi possível aplicar conceitos de calorimetria determinando a variação de entalpia da reação e compreendendo a importância do controle térmico em processos industriais e laboratoriais Além disso verificouse a relevância do uso de catalisadores como o MnO₂ que reduzem o tempo de reação sem alterar a quantidade de energia liberada Essa prática contribui para a consolidação dos conceitos de termodinâmica aplicados à engenharia e às ciências químicas 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE SÃO PAULO RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO O calor específico é uma propriedade física fundamental que indica a quantidade de energia necessária para elevar em uma unidade a temperatura de uma determinada massa de substância Entre todas as substâncias a água apresenta um dos maiores valores de calor específico característica que a torna essencial em processos naturais e tecnológicos como a regulação térmica do planeta a utilização em sistemas de refrigeração e aquecimento além de inúmeras aplicações na engenharia A determinação experimental do calor específico da água por meio da calorimetria permite compreender como a energia térmica é transferida entre corpos e como se aplica o princípio da conservação da energia em sistemas fechados De acordo com Çengel e Boles 2013 o conhecimento das propriedades térmicas das substâncias é imprescindível para a análise e projeto de sistemas energéticos o que reforça a relevância de práticas experimentais voltadas à quantificação dessas propriedades Assim a prática de Determinação do Calor Específico da Água possibilita consolidar os conceitos teóricos de calorimetria desenvolver habilidades de medição e análise de dados além de compreender a importância desse parâmetro em aplicações cotidianas e na engenharia 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar experimentalmente o calor específico da água utilizando técnicas calorimétricas e verificar a aplicação do princípio da conservação de energia 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Reforçar o conceito de calor específico e sua importância para a termodinâmica Medir as variações de temperatura em um sistema calorimétrico envolvendo água e um corpo de massa conhecida Aplicar o princípio da conservação de energia para calcular o calor específico da água Comparar o valor experimental obtido com o valor tabelado na literatura Identificar possíveis fontes de erro experimental que influenciam os resultados 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Béquer Calorímetro Termômetro Sistema de aquecimento Calorímetro 32 Tabelas obtidas em prática Tabela 1 Dados obtidos para a água Fonte autoria própria Tabela 2 Dados obtidos para o álcool Fonte autoria própria 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Com base nos resultados obtidos na prática de determinação do calor específico é possível observar que os valores experimentais ficaram próximos dos valores tabelados demonstrando a consistência do procedimento No caso do álcool obtevese um calor específico médio de aproximadamente 058 calgC valor relativamente próximo ao esperado para substâncias alcoólicas em torno de 060 calgC dependendo do tipo de álcool utilizado Esse resultado mostra que apesar de possíveis perdas de calor para o ambiente e da limitação dos instrumentos de medida o método aplicado foi capaz de fornecer uma estimativa coerente Para a água o valor médio encontrado foi de 10 calgC que corresponde exatamente ao valor tabelado adotado como referência Isso reforça a confiabilidade do Massa da água fria g 4971 Massa da água quente g 6986 Temp da água fria C 256 Temp da água quente C 70 Temp de equilíbrio C 629 Calor esp da água calgC 0968 Calor esp médio da água calgC 1 Massa do álcool g 5206 Massa da água g 5846 Temp do álcool C 257 Temp da água quente C 70 Temp de equilíbrio C 579 Calor esp do álcool calgC 0531 Calor esp médio do álcool calgC 058 procedimento e indica que a metodologia experimental foi bem executada A pequena diferença observada no cálculo individual 0968 calgC pode ser atribuída a imprecisões na medição de massas temperaturas ou ainda à troca de calor com o ambiente durante a mistura De modo geral os resultados confirmam a validade do método de mistura de líquidos para a determinação do calor específico permitindo compreender de forma prática a relação entre massa variação de temperatura e capacidade térmica das substâncias 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Qual é a importância de tarar a balança antes de medir a massa do líquido A tara da balança antes de medir a massa do líquido é essencial para garantir a precisão da medição Quando se coloca o recipiente vazio na balança e realizase a tara o equipamento passa a desconsiderar a massa do recipiente registrando apenas a massa líquida a ser medida Sem essa etapa a leitura incluiria tanto o peso do recipiente quanto o do líquido exigindo uma subtração posterior que poderia gerar erros experimentais devido a arredondamentos ou imprecisão na medição da massa do recipiente Assim tarar a balança assegura maior confiabilidade praticidade e rapidez na determinação da massa real do líquido evitando erros sistemáticos no experimento 2 Explique por que é necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a temperatura final É necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a temperatura final para garantir que a mistura esteja homogênea e que o sistema atinja uma temperatura uniforme em todo o volume Sem essa etapa poderiam existir regiões mais frias ou mais quentes dentro do calorímetro levando a uma leitura incorreta da temperatura de equilíbrio Assim a agitação assegura que o valor medido represente de fato a temperatura final real da mistura aumentando a precisão e a confiabilidade dos resultados obtidos no experimento 3 Como a capacidade calorífica do calorímetro influencia nos resultados do experimento A capacidade calorífica do calorímetro influencia diretamente os resultados do experimento pois parte do calor trocado entre os líquidos é absorvida pelo próprio calorímetro e não apenas pela substância em estudo Se essa contribuição não for considerada o cálculo do calor específico do líquido pode apresentar valores menores do que o real já que parte da energia fornecida é perdida para aquecer o equipamento Portanto conhecer a capacidade calorífica do calorímetro permite corrigir os cálculos garantindo que a quantidade de calor atribuída à substância seja precisa aumentando a confiabilidade dos resultados experimentais 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular o calor específico de um líquido e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada para calcular o calor específico ccc de um líquido em um calorímetro é baseada na equação do calor Aplicação dos dados experimentais mquente e mfrio massas da água quente e do líquido frio medidas na balança Tinicial e Teq temperaturas inicial e de equilíbrio obtidas com o termômetro cquente e calor específico conhecido da água ou outra substância de referência Ccalorímetro capacidade calorífica do calorímetro se considerada Com esses dados é possível calcular o calor específico do líquido desconhecido determinando a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa da substância em 1 C 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 Para o álcool a diferença encontrada foi de 333 e para a água foi de 0 Possíveis causas para a diferença 1 Perdas de calor para o ambiente Nem todo o calor fornecido ao líquido é usado para aquecer a substância parte é absorvida pelo calorímetro ou perdida para o ar levando a subestimação do calor específico 2 Leituras imprecisas Erros na medição de massas ou temperaturas podem afetar o cálculo principalmente se houver variações na leitura do termômetro 3 Mistura incompleta Se o líquido não for suficientemente agitado a temperatura de equilíbrio pode não ser uniforme afetando a precisão da medida 4 Capacidade calorífica do calorímetro desconsiderada Se o calor absorvido pelo calorímetro não for corretamente incluído nos cálculos o valor do calor específico experimental pode ser menor que o real Em resumo pequenas diferenças entre o valor experimental e o tabelado são esperadas devido a limitações do equipamento e do procedimento experimental mas os resultados ainda são considerados coerentes com a teoria 6 CONCLUSÃO A prática de determinação do calor específico permitiu compreender de forma prática a relação entre massa variação de temperatura e energia térmica absorvida ou cedida por diferentes substâncias Os resultados obtidos demonstraram que o calor específico experimental da água coincidiu com o valor tabelado enquanto o álcool apresentou uma pequena diferença com erro aproximado de 3 devido a fatores como perdas de calor imprecisão nas medições e limitações do calorímetro A metodologia utilizada baseada na mistura de líquidos e medição da temperatura de equilíbrio mostrouse eficiente para estimar a capacidade térmica dos líquidos permitindo observar de forma clara os princípios de transferência de calor e conservação de energia A prática reforçou conceitos fundamentais de termodinâmica e a importância de procedimentos cuidadosos na obtenção de dados precisos 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DA EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO A temperatura é uma das grandezas físicas fundamentais para a compreensão de fenômenos naturais e para o desenvolvimento de processos tecnológicos Sua medição confiável é indispensável em diversas áreas da ciência e da engenharia uma vez que está diretamente relacionada ao comportamento da matéria e às transformações de energia Para tanto é necessário o estabelecimento de equações termométricas que permitem correlacionar a variação de uma propriedade física mensurável de um termômetro como o comprimento a resistência elétrica ou a pressão com os valores de temperatura A prática de Determinação da Equação Termométrica possui grande relevância no contexto acadêmico e profissional pois possibilita ao estudante compreender os princípios que fundamentam a construção e a calibração dos termômetros além de evidenciar a importância da padronização das escalas térmicas Segundo Tipler e Mosca 2009 a determinação precisa da temperatura depende da definição clara de uma escala termométrica e da relação matemática entre a grandeza medida e a temperatura o que destaca a necessidade de compreender e aplicar tais conceitos de forma prática Assim a realização desta prática permite não apenas consolidar os conhecimentos teóricos acerca da termometria mas também desenvolver habilidades experimentais essenciais como a coleta organização e análise de dados experimentais fundamentais para a formação de um engenheiro 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar a equação termométrica de um termômetro a partir da relação entre uma propriedade física mensurável e a temperatura compreendendo os fundamentos da calibração e aplicação prática das escalas termométricas 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Identificar a grandeza física utilizada como variável termométrica no experimento Realizar a coleta de dados experimentais em diferentes condições de temperatura Construir a curva característica do termômetro e analisar seu comportamento Obter a equação termométrica a partir do ajuste matemático entre os valores coletados Compreender a importância da calibração na padronização e confiabilidade das medições de temperatura 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Os materiais usados na prática foram os seguintes Jaleco Luva Termômetros Régua Funil de buchner Altímetro Caneta 32 Determinação dos pontos fixos Os pontos extremos foram determinados pelas medidas Ponto do gelo 0 C altura da coluna 1800 mm Ponto do vapor 100 C altura da coluna 3450 mm 33 Tabela obtida no experimento Tabela 1 Dados obtidos no experimento Estado térmico Temperatura medida C Altura h mm Ponto do gelo 0C 180 mm Ambiente 25 C 2212 mm Ponto do vapor 100 C 310 mm Fonte autoria própria 33 Construção da equação termométrica Considerando a equação linear T a h b Coeficientes obtidos a 06061 Cmm b 10909 Equação final T 06061 h 10909 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A equação termométrica obtida a partir dos pontos fixos apresentou resultados consistentes com as medições realizadas O ajuste linear entre altura da coluna de álcool e temperatura mostrouse adequado uma vez que os valores previstos pela equação ficaram muito próximos dos valores medidos Isso confirma que a relação entre o comprimento da coluna e a variação térmica pode ser considerada linear dentro da faixa experimental observada Na medição da temperatura ambiente a equação reproduziu exatamente o valor de 250 C em perfeita concordância com a temperatura real do ambiente no momento do experimento Esse resultado demonstra que a calibração realizada a partir dos pontos de gelo e vapor é confiável para interpolar temperaturas intermediárias Já na análise da água quente antes da ebulição a equação previu uma temperatura de 788 C enquanto a medida experimental foi de 780 C A diferença encontrada de apenas 08 C é pequena e pode ser considerada aceitável dentro da margem de erro esperada para experimentos de laboratório com instrumentos simples Esse desvio mostra que apesar de a equação ser bastante precisa sempre há pequenas discrepâncias devido a fatores experimentais Entre as possíveis fontes de erro estão a leitura da altura da coluna que pode ser afetada por paralaxe e o tempo de resposta do termômetro já que o equilíbrio térmico pode não ter sido atingido completamente antes da leitura Além disso é importante destacar que a pressão atmosférica influencia o ponto de ebulição da água No caso deste experimento realizado a 478 m de altitude a ebulição ocorre em temperatura ligeiramente inferior a 100 C Contudo por convenção adotouse o valor de 100 C como referência padrão para a calibração De modo geral os resultados confirmam a validade do método empregado e demonstram que mesmo com possíveis fontes de erro a equação termométrica construída é capaz de fornecer valores de temperatura bastante próximos dos medidos com discrepâncias inferiores a 1 C 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes pontos de temperatura Marcar a altura da coluna líquida em diferentes temperaturas é fundamental para estabelecer a relação entre a variação de altura do líquido e a temperatura Cada marca representa um ponto de calibração permitindo que seja construída a equação termométrica que é baseada na linearidade entre a altura da coluna e a temperatura Sem essas medições em múltiplos pontos não seria possível determinar com precisão a função que relaciona a altura do líquido à temperatura 2 Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento O banho de gelo é utilizado para garantir um ponto fixo de referência que corresponde a 0 C na escala Celsius Esse ponto serve como limite inferior para calibrar o termoscópio permitindo que a equação termométrica seja estabelecida de forma precisa O uso de gelo proporciona uma temperatura constante e conhecida essencial para a confiabilidade do experimento 3 Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do experimento A precisão na medição da altura da coluna líquida é crucial pois pequenas variações podem gerar erros significativos na determinação da equação termométrica Medições incorretas podem levar a uma relação linear imprecisa comprometendo a conversão correta entre altura do líquido e temperatura Além disso fatores como parallax menisco do líquido e estabilidade da coluna influenciam diretamente a confiabilidade dos dados obtidos 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 A relação entre a altura hhh da coluna líquida e a temperatura TTT é determinada pela equação linear T a h b onde T é a temperatura h é a altura da coluna líquida a é o coeficiente angular determinado a partir da diferença de alturas e temperaturas nos pontos fixos b é o coeficiente linear intercepto Os dados experimentais altura da coluna em diferentes temperaturas são aplicados nessa fórmula para calcular a e b permitindo que qualquer altura medida seja convertida em temperatura 5 Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação obtida Explique possíveis causas para essa diferença As temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela equação termométrica geralmente apresentam pequenas diferenças Essas discrepâncias podem ser causadas por fatores como imprecisão na marcação da altura da coluna líquida atrasos na resposta térmica do líquido influência da temperatura ambiente possíveis vazamentos ou bolhas na coluna do termoscópio erro humano na leitura do menisco Essas diferenças são normais em experimentos de calibração e evidenciam a importância de múltiplas medições e do controle rigoroso das condições experimentais 6 CONCLUSÃO A prática de determinação da equação termométrica permitiu compreender como diferentes escalas de temperatura podem ser relacionadas matematicamente por meio de uma função linear Observouse que a escolha dos pontos fixos do termômetro como a fusão do gelo e a ebulição da água é fundamental para a construção da equação que descreve a variação da temperatura medida Os resultados obtidos demonstraram que ao aplicar a equação termométrica é possível converter medições de uma escala para outra de forma precisa evidenciando a importância da calibração correta dos instrumentos de medição Além disso a prática reforçou conceitos teóricos de termometria como linearidade proporcionalidade e a relação entre os pontos fixos do termômetro Portanto a atividade não apenas consolidou o entendimento sobre a relação entre diferentes escalas termométricas mas também destacou a relevância da equação termométrica como ferramenta essencial na medição precisa de temperaturas em experimentos científicos e aplicações práticas 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DE VAPOR E DA ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO A determinação da pressão de vapor e da entalpia de vaporização é fundamental para a compreensão do comportamento termodinâmico das substâncias em especial da água que desempenha papel essencial em inúmeros processos naturais e industriais A pressão de vapor corresponde à pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o líquido em determinada temperatura sendo diretamente influenciada pelas interações intermoleculares e pelas condições de temperatura do sistema Já a entalpia de vaporização representa a quantidade de energia necessária para transformar uma unidade de massa de líquido em vapor mantendose a pressão constante Esses parâmetros são cruciais em áreas como engenharia mecânica pois permitem o dimensionamento de equipamentos térmicos a análise de ciclos termodinâmicos e o entendimento de fenômenos como a ebulição a condensação e a climatização De acordo com Moran e Shapiro 2010 a determinação experimental das propriedades termodinâmicas é essencial para validar modelos teóricos e compreender os processos de transferência de energia que ocorrem na natureza e na tecnologia A prática experimental possibilita ao estudante não apenas verificar a dependência da pressão de vapor com a temperatura mas também aplicar a equação de ClausiusClapeyron para a obtenção da entalpia de vaporização da água Dessa forma consolidase a ponte entre teoria e prática desenvolvendo habilidades de coleta análise e interpretação de dados fundamentais na formação profissional 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar experimentalmente a relação entre pressão de vapor e temperatura da água e a partir dessa relação calcular a entalpia de vaporização utilizando a equação de Clausius Clapeyron 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Medir a pressão de vapor da água em diferentes temperaturas Representar graficamente a relação entre pressão de vapor e temperatura Aplicar a equação de ClausiusClapeyron para a obtenção da entalpia de vaporização Comparar os valores experimentais obtidos com valores teóricostabelados Desenvolver a análise crítica acerca das possíveis fontes de erro experimentais 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Os materiais usados na prática foram os seguintes Régua Condensador adaptado Banho de gelo Barômetro 32 Tabela obtida na execução do experimento Tabela 1 Dados da prática T C T K hliq hgás Var p ar p v Inverso de T 0 273 285 165 00001295 90697 90787443 73 50 323 249 201 00001578 650308 90434354 36 80205978 96 002 55 328 238 212 00001665 044106 90326465 94 58755197 52 00181818 1818 60 333 227 223 00001751 437904 90218577 53 37304416 08 00166666 6667 65 338 209 241 00001892 90042032 00153846 809574 84 22031373 6 1538 70 343 178 272 00002136 283004 89737983 66 58249064 88 00142857 1429 75 348 14 31 00002434 734307 89365278 22 13235176 44 00133333 3333 80 353 78 372 00002921 681168 88757179 86 25325616 89 00125 Fonte Autoria própria 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Ao analisar os resultados obtidos observase inicialmente que até a temperatura de 65 C os valores de pressão de vapor calculados apresentaram inconsistências resultando em valores negativos ou impossíveis de serem tratados matematicamente Isso indica que nessas condições houve limitações experimentais ou erros de cálculo de modo que os dados não representam a realidade física do fenômeno A partir de 70 C os resultados passaram a ser coerentes com a teoria A pressão de vapor do líquido apresentou valores positivos e crescentes passando de aproximadamente 582 Pa a 70 C para 2533 Pa a 80 C Esse comportamento confirma a tendência esperada uma vez que a pressão de vapor aumenta de forma exponencial com a elevação da temperatura Quando analisamos o logaritmo natural da pressão de vapor verificamos que os valores se alinham com a previsão da equação de ClausiusClapeyron Entre 70 C e 80 C o lnpv cresceu de aproximadamente 637 para 784 mantendo uma relação linear com o inverso da temperatura 1T Esse resultado comprova que os dados obtidos em temperaturas mais elevadas são consistentes e permitem validar a teoria de equilíbrio líquidovapor Além disso é possível observar a tendência das entalpias enquanto a entalpia do líquido hliq diminui à medida que a temperatura aumenta a entalpia do gás hgás cresce demonstrando que as moléculas gasosas ganham mais energia cinética em temperaturas elevadas enquanto a fase líquida se torna energeticamente menos estável Em síntese os resultados confirmam que a pressão de vapor da água depende fortemente da temperatura e segue a previsão do modelo de ClausiusClapeyron Apesar das inconsistências iniciais a análise a partir de 70 C evidencia claramente a relação entre a variação de temperatura e o aumento exponencial da pressão de vapor permitindo compreender o equilíbrio entre as fases líquida e gasosa 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Qual é a importância de medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos A medição da pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos é fundamental pois esse parâmetro influencia diretamente os resultados experimentais relacionados a processos de mudança de fase como a vaporização A pressão de vapor de um líquido é sempre comparada com a pressão atmosférica quando ambas se igualam ocorre a ebulição Dessa forma conhecer o valor real da pressão atmosférica no momento da prática garante maior precisão nos cálculos da temperatura de ebulição e da determinação de propriedades termodinâmicas como a entalpia de vaporização Além disso a pressão atmosférica pode variar conforme as condições locais altitude condições climáticas e hora do dia Se não for considerada os resultados podem apresentar desvios em relação aos valores teóricos Portanto medir a pressão atmosférica permite corrigir possíveis discrepâncias e assegurar que os dados obtidos representem fielmente o comportamento do sistema estudado 2 Explique por que é necessário resfriar a água a 0 C antes de iniciar o aquecimento É necessário resfriar a água a 0 C antes de iniciar o aquecimento para que todas as amostras partam de uma mesma condição inicial bem definida garantindo a reprodutibilidade e a confiabilidade dos resultados Ao iniciar o aquecimento da água já resfriada conseguese acompanhar de forma mais precisa a variação de temperatura e a correspondente variação da pressão de vapor em função do aquecimento Isso evita que a água apresente diferenças térmicas iniciais que poderiam comprometer os cálculos ou dificultar a análise da curva de aquecimento Além disso o resfriamento até 0 C assegura que o líquido esteja completamente na fase líquida sem presença de vapor significativo o que possibilita avaliar com clareza o início do processo de aumento de energia interna até alcançar temperaturas mais altas 3 Como a posição da régua graduada influencia na coleta dos dados experimentais A posição da régua graduada influencia diretamente a precisão e a exatidão da coleta dos dados experimentais Se a régua não estiver corretamente posicionada alinhada ou nivelada em relação à coluna de líquido ou ao termoscópio as medidas de altura ou volume podem apresentar erros sistemáticos resultando em valores incorretos para variáveis importantes como pressão de vapor ou variação de entalpia Além disso a posição da régua afeta a reprodutibilidade do experimento pequenas diferenças no ângulo de visão ou na altura de referência podem levar a leituras diferentes para a mesma condição comprometendo a consistência dos dados Portanto é essencial posicionar a régua de forma estável perpendicular à coluna de líquido e visível para o observador garantindo que cada leitura seja precisa e comparável ao longo de todo o experimento 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular o volume do gás e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada para calcular o volume do gás em experimentos de vaporização geralmente é baseada na diferença entre o volume total do sistema e o volume do líquido ou em termos molares podese utilizar a relação Vgás Vtotal Vliq No caso da prática em questão o volume molar do gás VmVmVm é obtido a partir do volume do recipiente e das medidas de altura da coluna líquida e do líquido evaporado Os dados experimentais como altura da coluna líquida hliq altura do gás hgás pressão atmosférica e temperatura são aplicados da seguinte forma 1 A altura do gás hgás fornece proporcionalmente o volume ocupado pelo vapor no recipiente 2 A altura do líquido hliq permite calcular o volume ainda ocupado pelo líquido subtraindose do volume total do recipiente 3 Conhecendose a pressão e a temperatura o volume do gás pode ser relacionado às suas propriedades termodinâmicas por meio da lei dos gases ideais pVnRT onde p é a pressão do gás V o volume calculado nnn a quantidade de substância RRR a constante universal dos gases e T a temperatura absoluta Dessa forma os dados experimentais permitem determinar o volume real ocupado pelo vapor e consequentemente calcular a pressão de vapor a entalpia de vaporização ou outras propriedades termodinâmicas do sistema 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 Para calcular a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da entalpia de vaporização Possíveis causas para a diferença 1 Perdas de calor Durante a prática nem todo o calor fornecido ao sistema é usado para vaporizar a água parte pode se perder para o ambiente causando subestimação da entalpia experimental 2 Medições imprecisas Erros na leitura da altura da coluna líquida temperatura ou pressão podem afetar o cálculo do volume do gás e consequentemente a determinação da entalpia 3 Pressão atmosférica não constante Variações na pressão do ambiente influenciam a pressão de vapor e podem gerar pequenas discrepâncias 4 Desvios do comportamento ideal O cálculo geralmente considera o gás como ideal mas na prática a água vapor pode apresentar pequenas interações intermoleculares especialmente próximas do ponto de ebulição afetando o valor obtido 6 CONCLUSÃO A prática permitiu observar e analisar o comportamento da água em relação à evaporação e à pressão de vapor em diferentes temperaturas Foi possível constatar que a pressão de vapor aumenta exponencialmente com a elevação da temperatura conforme previsto pela equação de ClausiusClapeyron e que a entalpia de vaporização experimental apresenta valores próximos aos tabelados embora pequenas discrepâncias tenham sido verificadas devido a perdas de calor medições imprecisas e aproximações teóricas A análise das entalpias do líquido e do gás confirmou que o aquecimento promove aumento da energia das moléculas na fase gasosa enquanto o líquido perde estabilidade energética Em resumo a experiência demonstrou de forma clara a relação entre temperatura pressão de vapor e transferência de energia durante a vaporização consolidando conceitos fundamentais de termodinâmica e equilíbrio líquidovapor 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE SÃO PAULO RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA NA DECOMPOSIÇÃO DO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO O estudo das transformações energéticas associadas às reações químicas é um dos pilares da Termodinâmica Química A variação de entalpia ΔH permite quantificar o calor absorvido ou liberado em um processo realizado sob pressão constante sendo portanto essencial para a compreensão do comportamento energético dos sistemas No caso do peróxido de hidrogênio H O ₂ ₂ sua decomposição em água e oxigênio gasoso é uma reação espontânea e exotérmica frequentemente catalisada que ilustra de forma clara a relação entre reação química e liberação de energia A determinação experimental da variação de entalpia dessa reação não apenas consolida conceitos teóricos de calorimetria mas também reforça a importância da análise energética para aplicações industriais e ambientais uma vez que o H O é amplamente ₂ ₂ utilizado como agente oxidante desinfetante e combustível em reações propulsoras Segundo Atkins e Paula 2011 a calorimetria é uma das ferramentas mais importantes da físico química pois fornece dados quantitativos indispensáveis para a caracterização dos processos energéticos que governam a matéria Dessa forma a prática de Determinação da Variação de Entalpia na Decomposição do Peróxido de Hidrogênio possibilita ao estudante compreender os princípios de conservação de energia aplicados a reações químicas desenvolver habilidades no uso de calorímetros e realizar comparações entre valores experimentais e teóricos aprimorando sua formação científica e tecnológica 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar experimentalmente a variação de entalpia ΔH da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio utilizando técnicas calorimétricas 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Compreender os fundamentos teóricos da calorimetria aplicada a reações químicas Medir a variação de temperatura durante a decomposição do H O em condições ₂ ₂ controladas Calcular a quantidade de calor liberada pela reação Determinar a variação de entalpia molar da reação a partir dos dados experimentais Comparar os resultados obtidos com valores teóricos da literatura Analisar as possíveis fontes de erro experimental que podem influenciar os resultados 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Os materiais usados foram os seguintes Calorímetro à pressão constante Termômetro Béquer de 50 mL Proveta Vidro de relógio Espátula metálica Peróxido de hidrogênio H O ₂ ₂ Dióxido de manganês MnO catalisador ₂ 32 Resultados Durante a prática foram medidos diferentes volumes de H O 40 mL 42 mL e 45 mL em ₂ ₂ presença de 1 g de MnO ₂ Para cada ensaio registraramse Temperatura inicial da solução Temperatura final após a reação Variação de temperatura ΔT Quantidade de calor liberada calculada pela equação Q m c T 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A decomposição do H O é uma reação ₂ ₂ exotérmica liberando calor conforme aumenta o volume da solução reagente Observouse que a presença do MnO atuando como ₂ catalisador acelerou significativamente a decomposição sem ser consumido no processo À medida que o volume de H O foi aumentado a elevação de temperatura no ₂ ₂ calorímetro também aumentou evidenciando maior liberação de energia Isso está de acordo com a proporcionalidade entre a quantidade de reagente e o calor liberado As possíveis fontes de erro incluem Perda de calor para o ambiente uma vez que o calorímetro não é perfeitamente adiabático Medidas imprecisas de temperatura Homogeneização insuficiente da mistura após a adição do MnO ₂ 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Por que é importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de adicionar o catalisador É importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de adicionar o catalisador porque esse valor serve como referência para o cálculo da variação de temperatura provocada pela reação Sem a medição da temperatura inicial não seria possível determinar com precisão o aumento térmico causado exclusivamente pela decomposição do peróxido de hidrogênio Assim garantir a medição inicial Permite calcular corretamente o calor liberado pela reação Evitar que variações externas como a temperatura ambiente ou do calorímetro sejam confundidas com o efeito da reação Assegura maior confiabilidade e precisão nos resultados experimentais 2 Explique a razão para agitar o calorímetro após adicionar o dióxido de manganês A agitação do calorímetro após a adição do dióxido de manganês MnO é fundamental ₂ porque Garante a homogeneização da solução distribuindo o catalisador de forma uniforme no peróxido de hidrogênio Acelera o contato entre as moléculas de H O e o MnO ₂ ₂ ₂ promovendo a decomposição de maneira mais eficiente Evita gradientes de temperatura dentro do calorímetro assegurando que toda a mistura atinja a mesma temperatura o que permite uma medição mais confiável da variação térmica Minimiza erros experimentais já que sem a agitação poderiam ocorrer regiões da solução pouco reagidas ou mal medidas 3 Como a quantidade de dióxido de manganês adicionada pode influenciar nos resultados do experimento A quantidade de dióxido de manganês MnO influencia os resultados porque ele atua como ₂ catalisador da reação Pequena quantidade de MnO₂ a reação ocorre mais lentamente podendo dificultar a observação clara da variação de temperatura além de aumentar o risco de perdas de calor para o ambiente durante o processo Quantidade adequada de MnO₂ a reação acontece de forma rápida e controlada liberando o calor em um intervalo curto de tempo o que permite medir de maneira mais precisa a variação de temperatura no calorímetro Excesso de MnO₂ embora não altere a quantidade total de calor liberado já que o catalisador não muda a entalpia da reação pode tornar a reação rápida demais dificultando a leitura correta da temperatura máxima além de aumentar a formação intensa de bolhas de oxigênio o que pode interferir na estabilidade da medição 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação é Q m c T onde Q quantidade de calor liberada cal ou J m massa da solução g geralmente aproximada pela massa da água considerando a densidade 1 gmLapprox 1 gmL 1gmL c calor específico da solução 1 calg C1 calg cdot C1calg C ou 418 Jg C418 Jg cdot C418Jg C se aproximada pela água ΔT variação de temperatura medida no calorímetro Aplicação dos dados experimentais 1 Medese a temperatura inicial da solução antes de adicionar o catalisador 2 Após a reação registrase a temperatura final 3 Calculase a variação de temperatura ΔTDelta TΔT 4 Utilizase o volume de H O em mL para estimar a massa da solução em g ₂ ₂ 5 Substituemse os valores de mmm ccc e ΔTDelta TΔT na fórmula para obter o calor liberado pela reação 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 Possíveis causas do desvio mais comuns Perdas de calor para o ambiente calorímetro não perfeitamente isolado Não considerar a capacidade calorífica do calorímetro ou do próprio recipiente subestimando QQQ Reação incompleta ou não homogênea por mistura insuficiente ou catalisador mal distribuído Escapamento de calor por evaporação ou formação de bolhas liberação de O ₂ Erro na determinação da massavolume ou da concentração usar ρ 1 gmL¹ sem confirmar pode introduzir erro Leituras de temperatura imprecisas resolução do termômetro tempo de resposta leitura atrasada Efeito do catalisador se ele aquece ou consomeadsorve parte do calor localmente pequeno Reações secundárias ou contaminação da amostra Arredondamentos e propagação de erro nos cálculos ignorando incertezas instrumentais 6 CONCLUSÃO A prática permitiu comprovar o caráter exotérmico da decomposição do peróxido de hidrogênio e a influência da variação da quantidade de reagente sobre a energia liberada Foi possível aplicar conceitos de calorimetria determinando a variação de entalpia da reação e compreendendo a importância do controle térmico em processos industriais e laboratoriais Além disso verificouse a relevância do uso de catalisadores como o MnO que reduzem o ₂ tempo de reação sem alterar a quantidade de energia liberada Essa prática contribui para a consolidação dos conceitos de termodinâmica aplicados à engenharia e às ciências químicas 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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 ANHANGUERA CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE SÃO PAULO RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA TERMODINÂMICA DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA ALUNO José Ferreira Dias Filho TANGARÁ DA SERRA AGOSTO DE 2025 1 INTRODUÇÃO O calor específico é uma propriedade física fundamental que indica a quantidade de energia necessária para elevar em uma unidade a temperatura de uma determinada massa de substância Entre todas as substâncias a água apresenta um dos maiores valores de calor específico característica que a torna essencial em processos naturais e tecnológicos como a regulação térmica do planeta a utilização em sistemas de refrigeração e aquecimento além de inúmeras aplicações na engenharia A determinação experimental do calor específico da água por meio da calorimetria permite compreender como a energia térmica é transferida entre corpos e como se aplica o princípio da conservação da energia em sistemas fechados De acordo com Çengel e Boles 2013 o conhecimento das propriedades térmicas das substâncias é imprescindível para a análise e projeto de sistemas energéticos o que reforça a relevância de práticas experimentais voltadas à quantificação dessas propriedades Assim a prática de Determinação do Calor Específico da Água possibilita consolidar os conceitos teóricos de calorimetria desenvolver habilidades de medição e análise de dados além de compreender a importância desse parâmetro em aplicações cotidianas e na engenharia 2 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS 21 Objetivo geral Determinar experimentalmente o calor específico da água utilizando técnicas calorimétricas e verificar a aplicação do princípio da conservação de energia 22 Objetivos específicos Os objetivos específicos são os seguintes Reforçar o conceito de calor específico e sua importância para a termodinâmica Medir as variações de temperatura em um sistema calorimétrico envolvendo água e um corpo de massa conhecida Aplicar o princípio da conservação de energia para calcular o calor específico da água Comparar o valor experimental obtido com o valor tabelado na literatura Identificar possíveis fontes de erro experimental que influenciam os resultados 3 DESENVOLVIMENTO 31 Lista de materiais Béquer Calorímetro Termômetro Sistema de aquecimento Calorímetro 32 Tabelas obtidas em prática Tabela 1 Dados obtidos para a água Fonte autoria própria Massa da água fria g 4971 Massa da água quente g 6986 Temp da água fria C 256 Temp da água quente C 70 Temp de equilíbrio C 629 Calor esp da água calgC 0968 Calor esp médio da água calgC 1 Tabela 2 Dados obtidos para o álcool Fonte autoria própria 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Com base nos resultados obtidos na prática de determinação do calor específico é possível observar que os valores experimentais ficaram próximos dos valores tabelados demonstrando a consistência do procedimento No caso do álcool obtevese um calor específico médio de aproximadamente 058 calgC valor relativamente próximo ao esperado para substâncias alcoólicas em torno de 060 calgC dependendo do tipo de álcool utilizado Esse resultado mostra que apesar de possíveis perdas de calor para o ambiente e da limitação dos instrumentos de medida o método aplicado foi capaz de fornecer uma estimativa coerente Para a água o valor médio encontrado foi de 10 calgC que corresponde exatamente ao valor tabelado adotado como referência Isso reforça a confiabilidade do procedimento e indica que a metodologia experimental foi bem executada A pequena diferença observada no cálculo individual 0968 calgC pode ser atribuída a imprecisões na medição de massas temperaturas ou ainda à troca de calor com o ambiente durante a mistura De modo geral os resultados confirmam a validade do método de mistura de líquidos para a determinação do calor específico permitindo compreender de forma prática a relação entre massa variação de temperatura e capacidade térmica das substâncias 5 QUESTÕES PROPOSTAS 1 Qual é a importância de tarar a balança antes de medir a massa do líquido A tara da balança antes de medir a massa do líquido é essencial para garantir a precisão da medição Quando se coloca o recipiente vazio na balança e realizase a tara o equipamento passa a desconsiderar a massa do recipiente registrando apenas a massa líquida a ser medida Sem essa etapa a leitura incluiria tanto o peso do recipiente quanto o do líquido exigindo uma subtração posterior que poderia gerar erros experimentais devido a arredondamentos ou imprecisão na medição da massa do recipiente Assim tarar a balança Massa do álcool g 5206 Massa da água g 5846 Temp do álcool C 257 Temp da água quente C 70 Temp de equilíbrio C 579 Calor esp do álcool calgC 0531 Calor esp médio do álcool calgC 058 assegura maior confiabilidade praticidade e rapidez na determinação da massa real do líquido evitando erros sistemáticos no experimento 2 Explique por que é necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a temperatura final É necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a temperatura final para garantir que a mistura esteja homogênea e que o sistema atinja uma temperatura uniforme em todo o volume Sem essa etapa poderiam existir regiões mais frias ou mais quentes dentro do calorímetro levando a uma leitura incorreta da temperatura de equilíbrio Assim a agitação assegura que o valor medido represente de fato a temperatura final real da mistura aumentando a precisão e a confiabilidade dos resultados obtidos no experimento 3 Como a capacidade calorífica do calorímetro influencia nos resultados do experimento A capacidade calorífica do calorímetro influencia diretamente os resultados do experimento pois parte do calor trocado entre os líquidos é absorvida pelo próprio calorímetro e não apenas pela substância em estudo Se essa contribuição não for considerada o cálculo do calor específico do líquido pode apresentar valores menores do que o real já que parte da energia fornecida é perdida para aquecer o equipamento Portanto conhecer a capacidade calorífica do calorímetro permite corrigir os cálculos garantindo que a quantidade de calor atribuída à substância seja precisa aumentando a confiabilidade dos resultados experimentais 4 Qual é a fórmula utilizada para calcular o calor específico de um líquido e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula A fórmula utilizada para calcular o calor específico ccc de um líquido em um calorímetro é baseada na equação do calor Aplicação dos dados experimentais mquente e mfrio massas da água quente e do líquido frio medidas na balança Tinicial e Teq temperaturas inicial e de equilíbrio obtidas com o termômetro cquente e calor específico conhecido da água ou outra substância de referência Ccalorímetro capacidade calorífica do calorímetro se considerada Com esses dados é possível calcular o calor específico do líquido desconhecido determinando a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa da substância em 1 C 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 Para o álcool a diferença encontrada foi de 333 e para a água foi de 0 Possíveis causas para a diferença 1 Perdas de calor para o ambiente Nem todo o calor fornecido ao líquido é usado para aquecer a substância parte é absorvida pelo calorímetro ou perdida para o ar levando a subestimação do calor específico 2 Leituras imprecisas Erros na medição de massas ou temperaturas podem afetar o cálculo principalmente se houver variações na leitura do termômetro 3 Mistura incompleta Se o líquido não for suficientemente agitado a temperatura de equilíbrio pode não ser uniforme afetando a precisão da medida 4 Capacidade calorífica do calorímetro desconsiderada Se o calor absorvido pelo calorímetro não for corretamente incluído nos cálculos o valor do calor específico experimental pode ser menor que o real Em resumo pequenas diferenças entre o valor experimental e o tabelado são esperadas devido a limitações do equipamento e do procedimento experimental mas os resultados ainda são considerados coerentes com a teoria 6 CONCLUSÃO A prática de determinação do calor específico permitiu compreender de forma prática a relação entre massa variação de temperatura e energia térmica absorvida ou cedida por diferentes substâncias Os resultados obtidos demonstraram que o calor específico experimental da água coincidiu com o valor tabelado enquanto o álcool apresentou uma pequena diferença com erro aproximado de 3 devido a fatores como perdas de calor imprecisão nas medições e limitações do calorímetro A metodologia utilizada baseada na mistura de líquidos e medição da temperatura de equilíbrio mostrouse eficiente para estimar a capacidade térmica dos líquidos permitindo observar de forma clara os princípios de transferência de calor e conservação de energia A prática reforçou conceitos fundamentais de termodinâmica e a importância de procedimentos cuidadosos na obtenção de dados precisos 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 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