CENTRO DE CIÊNCIAS QUÍMICAS, FARMACÊUTICAS E DE ALIMENTOS FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS

CENTRO DE CIÊNCIAS QUÍMICAS, FARMACÊUTICAS E DE ALIMENTOS

FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I

Dilatação térmica de líquidos

Natália Bielemann

Pelotas, 6 de maio de 2016.

INTRODUÇÃO

Todas as substâncias existentes, com o aumenta da temperatura dilatam-se. Quando a temperatura aumenta significa que há uma agitação nas moléculas do material, ou seja, é esse aumento causa a dilatação.

Dilatação linear (α) é quando há mudança no material apenas em uma dimensão, ou seja, altura e largura. Outro tipo de dilatação é a superficial (β), que considera duas dimensões, que é a área. E a dilatação volumétrica (ɣ), que é a dilatação que ocorre em três dimensões, como por exemplo, dilatação de gases, sólido de volumes grandes e líquidos em recipientes. O coeficiente de dilatação volumétrica equivale a três vezes o valor de dilatação linear, ou seja:  ɣ = 3.α.

Pode-se utilizar a fórmula abaixo, para descobrir a dilatação desde que para isso se empregue os valores apropriados:

ΔX = X. X0. ΔT

Onde:

ΔX = dilatação, que pode ser linear, superficial ou volumétrica.

X0 = medida inicial (comprimento, área ou volume)

X = Coeficiente de dilatação (α, β ou ɣ)

ΔT = variação de temperatura

A prática teve como objetivo observar a relação entre o aquecimento de temperatura de um líquido e o aumento de seu volume, para posteriormente calcular o coeficiente de dilatação térmica de líquidos utilizados na prática (água, etanol e glicerina).

MATERIAIS

• Seringa de 3 mL, com agulha e sem êmbolo
• Béqueres de 1L para banho-maria
• Rolha de borracha
• Termômetro
• Proveta de 50 mL
• Suporte universal
• Garra
• Tubo de ensaio de tamanho médio com rolha de borracha
• Chapa de aquecimento
• Água destilada
• Álcool
• Glicerina

MÉTODOS

Primeiramente o tubo de ensaio foi preenchido até a borda com água e em seguida despejou-se a água numa proveta de 50 mL, sendo possível descobrir qual a medida do tubo de ensaio, a qual foi identificada de V0. Esse procedimento foi realizado três vezes, pois foram utilizados três tubos para água. Etanol e glicerina respectivamente.

A seringa foi introduzida na rolha de borracha, fechou-se o recipiente, deixando-o bem vedado, evitando que ficassem bolhas de ar. Colocou-se o sistema em banho-maria sob uma chapa de aquecimento. O termômetro foi mergulhado no béquer e a temperatura foi sendo observada e anotada para acompanhar a dilatação dos líquidos. O volume que apareceu na seringa é a dilatação.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

A tabela abaixo apresenta os valores obtidos durante o procedimento de dilatação da água, com uma temperatura inicial de 18ºC e contendo 21 mL de água no tubo de ensaio.

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Seu coeficiente angular de reta:

a = ΔV / ΔT  = 0,7 / 62 = 0,0113

Pode se observar pelos valores da tabela e pela reta obtina no gráfico que a água apresentou uma dilatação térmica constante, ou seja, proporcional ao aumento de temperatura. Com os valores obtidos pode-se calcular o coeficiente de dilatação térmica da água:

ɣ= ΔV/V0.ΔT

ɣ = (21,7 – 21,0) / 21.(80 -18)

ɣ = 5,3763 x 10-4 ºC

O valor de coeficiente angular retirado de bibliografia diz que o coeficiente angular é de 5,57x10-4ºC, ou seja, o valor obtido experimentalmente chegou bastante próximo do esperado.

Calculando o erro absoluto

           Ea = X – Xv   Ea = 5,57x10-4ºC - 5,3763 x 10-4 = 1,93x10-5

           E o erro relativo

           Er = [(X – Xv)/Xv x 100]

           Er = 1,93x-5/ 5,3763 x 10-4 x100 = 3,6%

A água apresenta uma propriedade diferente, ao aquecer a água de 0°C a 4°C, as pontes de hidrogênio rompem-se e as moléculas passam a ocupar os vazios antes existentes, provocando, assim, uma diminuição no volume. Mas de 4°C a 100°C, a água dilata-se normalmente.

A próxima tabela apresenta os resultados observados quando realizado o procedimento de expansão do etanol, a um volume inicial de 20 mL e temperatura inicial de 20ºC.

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O coeficiente da reta obtido é o seguinte:

a = ΔV / ΔT  = 21,3 – 20 / 65 – 20 = 0,0288

A reta referente ao etanol não apresenta um valor tão continuo quanto o gráfico da água apresenta, o que pode ser explicado pelo ponto de ebulição do álcool, que é menor, e de um ponto para o outro acaba se dilatando mais rápido, e seu coeficiente de dilatação é maior que o da água.

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