Construção de um Calorímetro de Mistura e Determinação do Calor de Neutralização

REDE EDUCACIONAL PRISMA

FACULDADES PRISMA

Licenciatura em Química

Físico Química Experimental

PRÁTICA I E II

Construção de um calorímetro de mistura e Determinação do calor de neutralização

Discentes: Kamila Antunes Ramos

                Marinalva Dias de Souza

                Isabela Rocha

Ione Serafim

Luciano Juray

Mariana Ferreira

Docente: Prof. Ms. Gelson Cerqueira Jr

Montes Claros

Junho de 2016

1. INTRODUÇÃO

Um calorímetro é um instrumento usado para medir a quantidade de calor absorvido ou libertado pela matéria, quando se sofre uma reação química ou mudança física. Historicamente, tais medições de precisão ajudaram a abrir uma janela sobre a estrutura molecular e atômica da matéria, porque o movimento de moléculas e átomos na matéria coletivamente carrega uma quantidade de energia térmica distintiva para cada tipo de matéria e suas reações químicas. Com base em tais medidas calorimétricas, os cientistas desenvolveram quadros com as capacidades de calor de substâncias. Cada material possui um calor específico diferente. Outros calorímetros mais modernos e precisos foram criados. O calorímetro de água ou calorímetro bomba é muito utilizado para medir a quantidade de calor liberada na combustão de uma amostra de um alimento, ou seja, o poder calórico dos alimentos. Dados produzidos por calorímetros tem sido fundamental para o desenvolvimento de tecnologias tais como caldeiras a vapor, turbinas, motores de foguetes, motores de combustão interna, refinarias de petróleo e fábricas de produtos de plástico. O primeiro calorímetro inventado foi feito por Lavoisier e Laplace, em que eles consideravam um fenômeno ocorrendo dentro de uma esfera de gelo a zero grau e que era derretida pelo calor desenvolvido e que não podia se dissipar. Eles mediam a quantidade de água formada e tinham a medida do calor desprendido no processo.

[pic 1]

2. OBJETIVOS

Construir um calorímetro de mistura e determinar sua capacidade calorífica.

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O calorímetro surgiu no final do século XVIII e tornou-se um instrumento de trabalho largamente utilizado. O químico escocês Black foi um dos primeiros a realizar estudos quantitativos em relação à calorimetria, ele mediu o calor de fusão do gelo e o calor de vaporização da água e introduziu os conceitos de calor latente e capacidade calorífica ou calor específico.

Os conceitos fundamentais no estudo da Física Térmica são os conceitos de temperatura e calor. Foi necessário um tempo extraordinariamente longo na história das ciências para que estes conceitos fossem distinguidos, mas a partir daí houve um rápido progresso na compreensão desta área do conhecimento.

O homem desde a antiguidade já distinguia entre o quente e o frio e fazia tentativas de explicar esta distinção. Pode-se citar Aristóteles com os quatro elementos (água, ar, terra, fogo) que compunham as substâncias com as características: quente, frio, úmido e seco. Quando queremos determinar se um corpo está quente ou frio costumamos fazer uso do nosso sentido do tato; por exemplo, para verificar se alguém está com febre o tocamos com nossa mão e associamos a sensação de quente a uma temperatura elevada.

Temperatura é uma grandeza macroscópica que está relacionada com o estado microscópico do corpo. Quando a temperatura de um corpo varia algumas outras grandezas físicas também podem se alterar como, por exemplo, a cor e o volume do corpo. Como temperatura é uma grandeza física ela deve poder ser medida, e para tanto é necessária a construção de um instrumento que possa fazer esta medição. Temperatura foi a primeira grandeza termodinâmica a ser medida, ainda quando não se sabia exatamente o que era. O homem, fazendo uso das variações que um corpo sofre ao ter sua temperatura alterada, construiu o termômetro.

Em 1770 o químico escocês Joseph Black (1728-1799) demonstrou, através de um experimento, que o que é transmitido não é temperatura. O experimento consistiu em colocar um corpo sólido com temperatura muito elevada em uma mistura de água e gelo. Após um tempo a temperatura do sólido diminuiu significativamente, mas a temperatura da mistura pouco variou. Se a temperatura fosse transferida, ela deveria variar bastante também na mistura. O químico francês Lavoisier (1743-1794), considerado o pai da Química moderna, batizou em 1787 este “algo”, que passa de um corpo para outro quando estão com temperaturas diferentes, de calórico. Calórico seria uma substância que permearia todos os corpos e escoaria de um corpo para outro enquanto estivessem com temperaturas diferentes.

O químico sueco Johan Gadolin definiu, então, em 1784, o calor específico de uma substância como sendo a quantidade de energia que deve ser fornecida a uma unidade de massa da substância para elevar em um grau a sua temperatura. Assim,

        C = [pic 2]

onde c é o calor específico da substância cuja amostra de massa m teve a temperatura elevada em ∆t ao receber uma quantidade de energia Q. A unidade de medida do calor específico é a razão entre a unidade de medida da energia e o produto das unidades de medida da massa e da temperatura. Unidades usuais de calor específico são a cal / g C° e o J / kg K.

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Materiais

• Béquer, Pipetas, Frasco isolante, Frasco térmico, Proveta de 100mL
• Água destilada (H2O)
• Solução aquosa de ácido clorídrico, HCL o,25 mol/L; Solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH 0,25 mol/L
• Termômetro, Cronômetro, Calorímetro de mistura

4.2 Métodos

Primeiramente foi montado o calorímetro, utilizando um isolante de isopor e como vaso calorimétrico foi utilizando uma lata de refrigerante metálica. Em seguida foi colocada dentro da lata de refrigerante (calorimétrico) 225 mL de água destilada a temperatura ambiente, em seguida adicionou 55 mL de água destilada a 6°C, agitando-a e anotando a temperatura encontrada desta mistura a cada 15 segundos até observar o equilíbrio. Esse mesmo processo foi realizado mais duas vezes alternando a quantidade de água adicionada.