Experiencia Sobre a Entalpia de Combustão de Vela

1 Introdução teórica

O presente trabalho, visa relatar as aulas práticas decorridas no laboratório de Química, sobre a Entalpia de Combusta de vela. É importante salientar que muitas experiências sobre a combustão mostram que a energia de um sistema pode ser modificada por maneiras que não envolvem trabalho.

Quando a energia de um sistema se altera como resultado da diferença de temperatura entre o sistema e suas vizinhanças, se diz que a energia foi transferida na forma de calor. Quando se aquece a água contida em um béquer por meio de um aquecedor, a capacidade do sistema de efetuar trabalho aumenta, pois a água quente pode proporcionar mais trabalho do que a fria. Nem todas as fronteiras permitem transferência de energia, mesmo havendo diferenças de temperatura entre o sistema e a vizinhança. Uma fronteira permeável a passagem de energia na forma de calor é chamada diatérmica.

Em termos moleculares, o calor é a transferência de energia que faz uso do movimento caótico das moléculas. O movimento caótico das moléculas é também conhecido como movimento térmico. O movimento térmico das moléculas nas vizinhanças quentes de um sistema frio provoca a movimentação mais rápida das moléculas do sistema então a energia aumenta e quando acontece o contrario o sistema aquece sua vizinhança, são as moléculas do sistema que estimulam o movimento térmico das moléculas com as vizinhanças.

Entalpia é definida como: [pic 1]

                                                               H = U + pV      

Onde p é a pressão do sistema e V o volume. Como U, p e V são funções de estado, a entalpia também é uma função de estado. Como qualquer função de estado, a variação de entalpia, entre um par de estados inicial e final, é independente do processo que leva o sistema de um estado para outro. A variação da entalpia é igual ao calor fornecido ao sistema, a pressão constante. (ATKINS, 2003).  

A combustão é uma reação química que acontece entre dois reagentes (combustível e comburente) com grande liberação de energia em forma de luz e calor. No entanto para que a combustão aconteça é necessária uma faísca inicial (energia suficiente para superar a energia de ativação da reação). Toda reação de combustão é exotérmica. Normalmente, os combustíveis são substâncias orgânicas ricas em carbono. O comburente mais comum é o oxigênio molecular.

1 Experiencia Sobre a Entalpia de Combustão de Vela

1.1 Objectivos

• Compreender o funcionamento de um calorímetro;
• Comparar o calor liberado na combustão de uma vela com o calor envolvido na mudança de estado de uma substância (cera);
• Comparar a massa do ácido esteárico antes e depois da combustão;
• Aplicar a Lei de Hess para o cálculo do calor de reações (Entalpia de reações).

2.2 Materias e Reagentes

• Grade com tubos de ensaio
• Copo de Becker
• Espátula de vidro
• Copo de precipitação
• Termómetro
• Balança analítica
• Proveta de 100ml
• Papel de filtro
• Pedaço de um papel simples (folha A4)
•  (vela simples)[pic 2]
• da torneira [pic 3]
• Fosforo

2.3 Procedimentos

Em uma balança analítica, pesou-se a vela junto com o papel e anotou-se o valor na folha;

Mediu-se 50ml de água da torneira no copo de becker;

Mergulhou-se o termómetro no copo de Becker que continha água da torneira, durante 2 minutos, alcançou-se o equilíbrio térmico e anotou-se na folha;

Com fosforo, ascendeu-se a vela, colocou-se por baixo de tripe, a fim de aquecer a agua contida no becker durante mais ou menos 10 minutos. Aumentou mais 10 oC, passando dos 30 ºC medidos antes de ser aquecida para 40 ºC. Apos intervalo de tempo, apagou-se se a vela assoprando-a cuidadosamente para não perder massa;

Voltou a se pesar a vela depois de ter queimado e anotou-se o valor.

2.4 Observação

Entalpia da Combustão da Vela

[pic 4][pic 5]

Figura 1. As imagens mostram a esquema da montagem, e agua ao ser aquecida, tendo termómetro para se determinar a variação da temperatura. Fonte: adaptado pelos autores, 2018.

 Acendeu-se a vela e deixou aquecer a água, durante mais ou menos 10 minutos, ate que a temperatura da água subisse mais 10oC do inicial, após este intervalo apagou-se a vela soprando-a cuidadosamente para não perder massa, logo em seguida voltou a se pesar a vela, e anotou-se na folha. Onde, obteve-se:

[pic 6]

Questões e a resolução das mesmas;

1. Determine a quantidade de calor absorvido pela água.

[pic 7]

A densidade da água no estado liquido em temperatura de ambiente (cerca de 20 ºC) é 0,99g/cm3. Converte o valor da densidade de agua em kg/m3. Sendo assim:

m3 === 9x10-7m3[pic 8][pic 9]

kg =  = =9,9x10-4kg[pic 10][pic 11]

De seguida, obter a razão dos dois resultados: 9,9x10-4kg/9x10-7m3 = 1x103kg/m3

1x103kg/m3 [pic 12]

1º Passo: determinar a massa da água, através da formula .v[pic 14][pic 15][pic 13]

3[pic 16]

40kg40.000g[pic 17][pic 18]

2 Passo: aplicar a fórmula: [pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 19][pic 20]

40000g x  oC -1g-1 x 10 oC[pic 25][pic 26]

1.680.000J[pic 27]

1. Determine a quantidade de calor absorvido pelo copo de vidro

[pic 28]

 oC -1g-1 x 10 oC[pic 29]

[pic 30]

1. Determine o número de moles do ácido esteárico queimado

1º Passo: determinar a variação da temperatura

[pic 31]

[pic 32]

2º Passo: converter kelvin em jules

1k                         1,38064x10-22 j[pic 33][pic 34][pic 35]

10k                       x[pic 36]

-22 j[pic 37]

[pic 38]

0,0032436moles x 13’8064x10-22 J[pic 39]

-22 J.moles[pic 40]

1. Determine a quantidade de calor libertado por mole do ácido esteárico

1º Passo: Subtrai-se a massa de vela antes de ser queimada pela massa de vela depois de ser queimada, para se ter a massa de vela queimada.