As Medidas de Temperatura

I. INTRODUÇÃO

O acetato de sódio, também nomeado como etanoato de sódio, é um composto cristalino incolor, relativamente inerte e barato, de fórmula (CH3COONa). Esta substância possui massa molar de 82,03378928. Apresenta-se normalmente na forma de sal anidro ou tri-hidratado. Ambas as formas são solúveis em água e em etoxietano e ligeiramente solúveis em etanol.

Figura 1 - Acetato de sódio

Quando adicionado a água a esta substância dissocia-se em seus íons sódio, Na+ e acetato, CH3COO-. A este processo dá-se o nome de dissolução, pois o sal dissolve na água e obtêm-se uma solução transparente. Sendo esta uma mistura homogênea.

O acetato de sódio tri-hidratado é um composto comum e barato usado para várias aplicações em alimentos, indústrias e laboratórios. É usado em decapagem, curtimento, como tampão e como componente principal de compressas elétricas. O acetato de sódio está sendo estudado para o uso na desnitrificação de águas residuais como um componente de nematicidas.

Para que possa ocorrer a medida de temperatura desta ou de outra qualquer substância, pode-se utilizar um termômetro, e este pode-se apresentar em diversos modelos, sendo alguns mais práticos e precisos, outros pode-se apresentar mais complexo e maiores. O termômetro mais utilizado em laboratórios para, por exemplo, pequenos experimentos é o termômetro digital, ou analógico, ou que possui um líquido termométrico, onde a dilatação térmica desse líquido é demasiadamente sensível ao calor.

Figura 2 - termômetro digital

II. DESENVOLVIMENTO

II.I MATERIAIS E MÉTODOS

II.I.I MATERIAIS

Neste experimento foram utilizados os seguintes equipamentos:

• Recipiente de 300mL;

• 30g de água;

• 220g de Acetato de Sódio Tri-hidratado;

• Cronômetro;

• Termômetro digital -50ºC a 300ºC.

II.I.II. MÉTODOS

Neste experimento foram seguidos os seguintes procedimentos:

A primeira parte desse experimento foi realizado pelo professor Hélcio em sua sala e nesta parte seguiu-se os seguintes métodos:

1. Misturou-se 220g de CH3COONa · 3H2O com 30g de água;

2. Aqueceu o recipiente com a mistura em banho maria;

3. Deixou esfriar até atingir a temperatura ambiente.

A segunda parte desse experimento foi realizada no laboratório e os seguintes procedimentos foram registrados pelos alunos para que estes possam realizar as medidas e cálculos das mudanças que ocorreram na substância.

1. Introduziu o termômetro na mistura em temperatura ambiente;

2. Pulverizou uma pequena amostra de CH3COONa·3H2O sobre a mistura em temperatura ambiente;

3. Observou-se a variação de temperatura com a mudança de fase;

III. MEDIDAS E CÁLCULOS

Abaixo é representado o diagrama de fases do acetato de sódio e água:

Figura 3 - Diagrama de fases de acetato de sódio e água. A: Vapor, B: Acetato de sódio anidro e vapor de água, C: Solução líquida de acetato de sódio, D: acetato de sódio em estado líquido e água no estado sólido, E: água no estado sólido e acetato de sódio tri-hidratado, G: Acetato de sódio anidro em fase líquida, tipo salmoura, H: Acetato de sódio sólido tri-hidratado e acetato de sódio anidro sólido (não super-resfriado), F, H: Tri-hidratado de acetato de sódio líquido com precipitado de acetato de sódio anidro (quando superrefrigerado).

Com base na figura 3, ilustrada acima, pode-se observar que inicialmente a substância encontra-se na região H (região H: tri-hidratado de acetato de sódio líquido com precipitado de acetato de sódio anidro (quando não superrefrigerado), onde tem-se uma quantidade acima de 60% de acetato de sódio em uma temperatura abaixo de 58ºC. Esta substância é extremamente instável, ou seja, ela é sensível a qualquer estímulo externo pois este pode variar a temperatura o que pode acarretar na cristalização do acetato. Na prática laboratorial pode-se notar que quando o termômetro digital entra em contato com a solução esta inicia uma cristalização.

Para que o cálculo do percentual de sólido na amostra em relação a temperatura e ao tempo seja realizado, foi necessário utilizar o vídeo feito pelos alunos, e deste foram registradas nove fotos, que serão expostas abaixo e a partir delas serão calculados aproximadamente a área do sólido e os percentuais das áreas cristalizadas.

Entende-se que o percentual de sólido é a razão da área cristalizada pela área total. Como o cálculo é realizado em porcentagem, a porcentagem em relação a medida da imagem é igual a porcentagem em relação as medidas reais, ou seja, não há mudança de escala. Portanto, para cada imagem a seguir consta o percentual de sólidos, a temperatura e o instante em segundos.

Foram realizadas as medidas reais, sendo a altura do recipiente igual a 105 mm e a largura deste igual a 56mm.

Para as figuras abaixo, adotou-se as seguintes abreviaturas:

AT = Área total do recipiente

AC = Área solidificada ou área cristalizada

% = Percentual de sólidos

Área em t = 0s

Área total : AT = 19 × 37 = 703 mm²

Área cristalizada: AC= 2 × 5 = 10 mm²

Porcentagem da área cristalizada: % = 10 ÷ 703 × 100% = 1,42%

Temperatura = 21˚C

Área em t = 1s

Área total: AT = 19 × 37 =703mm²

Área cristalizada: AC = 21 × 5 ÷ 2 + 21 × 4 ÷ 2+ 5 × 4 = 114,5mm²

Porcentagem