UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE QUÍMICA

      UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

INSTITUTO DE QUÍMICA

Setor de Físico-Química  

Discente: Roberta Quintino Garcia

Docente: Prof. Dr. Felipe Terra Martins  

Calorimetria

Introdução    

Calorimetria é o estudo das trocas de energia térmica em forma de calor que ocorrem entre dois ou mais corpos e suas vizinhanças. Para fazer medições calorimétricas, utiliza-se um calorímetro que consiste num sistema isolado, a uma pressão constante e com a presença de um termômetro. Este equipamento é capaz de medir o calor das reações químicas, mudanças físicas ou a sua capacidade calorífica.

Sabe-se que o processo de neutralização de ácido-base, à uma temperatura ambiente, resulta num calor constante de neutralização por mol de água formado igual a 13700 cal.mol-¹. Essa constância do calor é o resultado da ionização completa dos ácidos e bases fortes, bem como dos sais formados na reação de neutralização.

O presente trabalho tem como objetivo determinar a capacidade calorífica de um calorímetro e a constância do calor de neutralização de ácido-base.

  Resultados

Baseando-se na 1° Lei da Termodinâmica, a qual consiste no princípio da conservação da energia para os sistemas termodinâmicos têm-se a Entalpia que é  a quantidade de energia em uma determinada reação. A entalpia pode ser calculada pela soma da variação da energia interna do sistema, com a pressão e o volume. sendo

ΔH= ΔE + PΔV + VΔP

Sendo :

ΔH : Variação de entalpia (

https://www.infoescola.com/quimica/entalpia/

De acordo com essa lei, a variação da energia interna de um sistema termodinâmico equivale à diferença entre quantidade de calor absorvido pelo sistema e o trabalho por ele realizado.

Para encontrar a quantidade de calor utiliza-se a seguinte equação

Q=mcΔT

Sendo:

Q -calor (cal ou J)

m – massa (g ou kg)

c – calor específico (cal/gºC ou J/kg.K)

ΔT – variação de temperatura (celsius ou kelvin)

Para encontrar o Trabalho, que ocorre sobre uma pressão constante, utiliza-se a fórmula

T= PΔV

Sendo:

P – pressão (Pa ou atm)

ΔV – variação de volume (m³ ou l)

Para encontrar o valor da tensão superficial 𝛾 , utiliza-se um método

comparativo. Esse método baseia-se na comparação do valor da tensão superficial de um líquido A conhecida com a de um líquido B desconhecido. Primeiramente, faz-se a medida do número de gotas, 𝑛A, formadas por um volume 𝑉 do líquido A. O Volume de cada gota 𝑉A é dado pela equação

[pic 1]

Em seguida, faz-se o mesmo cálculo com os valores de nB e VB para encontrar o volume de gotas do líquido B.

Assim, obtém-se para os dois líquidos que,

.                             [pic 2][pic 3]

                           

Em seguida substitui-se os valores de VA e VB pelo V calculado e por fim, divide-se por [pic 4][pic 5]

[pic 6]

Vale lembrar que o valor de 𝛾 é expresso em dina.cm-¹.

Assim, utilizando essa forma, substitui-se os valores de , nB e 𝛾B pelos valores ja conhecidos da água, sendo :[pic 7]

 = 0,996621 g.mL-¹[pic 8]

  nB= 19

  𝛾B= 71,97 dina.cm-¹

Para realizar a comparação das tensões superficiais e entender este fenômeno, utilizou-se os valores de concentração mássica, concentração volumétrica e fração molar de cada amostra.

Assim, os resultados obtidos foram utilizados para a elaboração da tabela (I).

Tabela I: Dados experimentais de volume da água e volume do etanol, densidade da solução (dens. Sol/(g mL-1). Número de gotas. Tensão superficial ɣ/ (dina cm-¹). Concentração mássica (Cm/m%). Concentração volumétrica (Cv/v%) e concentração molar (X), obtidos através de cálculos.

Amostra	VH2O/mL	Vetanol/mL	dens. Sol/(g mL-1)	n° de gotas	ɣ/ (dina cm-¹)	Cm/m/%	Cv/v/%	X
1	100	0	0,996621	19	71,97	0	0	0
2	90,0	10,00	0,979000	27	49,75	8,060	10,07	0,0332
3	70,0	30,00	0,954212	37	36,02	25,32	30,84	0,1171
4	50,00	50,00	0,920416	39	33,82	44,10	51,81	0,2359
5	30,00	70,0	0,87499	43	30,23	64,0	71,9	0,4103
6	15,00	85,0	0,82995	52	24,94	82,0	86,8	0,6406
7	0	100	0,78342	54	23,90	100	100	1