Aula 9 - Calorimetria

PRÁTICA PRÁTIC A 9: 9: CALORIMETRIA QUÍMICA QUÍMIC A EXPER EXPERIMENT IMENTAL AL Curso: Engenharia de Produção Profa. Renata Andrade Figueiredo

Calorimetria  Objetivos:

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Realizar medidas do calor específico e da capacidade térmica com o auxilio de um calorímetro; Determinar o calor de uma reação de neutralização por calorimetria e comparar o calor da reação com os valores das concentrações dos reagentes;

Determinar o calor específico do cobre e comparar com os valores teóricos já conhecidos.

Definições Importantes

Calorimetria É a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor.

CALOR

Energia térmica que flui de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. (Calorias ou Joules) 1 Cal = 4,18 J

Capacidade Calorífica

Capacidade Calorífica Calor específico (C)   O

calor específico (C) de uma substância pode ser determinado experimentalmente medindo-se a variação de temperatura ( T) que uma massa conhecida (m) da substância sofre ao ganhar ou perder certa quantidade específica de calor (q):

A

unidade usual para determinar o calor específico é

cal / g 0 C . No sistema internacional usa-se  J/kg.K  .

Calor Específico (C) EXEMPLO 1: São necessários 209 J para aumentar a temperatura de 50 g de água em 1K. Logo, o calor específico da água é: 

Quantidade de calor (q) Tabela 1  –  Calores específicos de algumas substâncias Elementos Substância Calor específico (J/gK)

Compostos Substância

Calor específico (J/gK)

N2 (g)

1,04

H2O (l)

4,18

Al (s)

0,90

CH4 (g)

2,20

Fe (s)

0,45

CO2 (g)

0,84

Hg (l)

0,14

CaCO3 (s)

0,82

Quantidade de calor que uma substância ganhou ou perdeu

Calor Específico (C) EXEMPLO 2: Qual a quantidade de calor necessária para aquecer 250 g de água de 22°C até aproximadamente seu ponto de ebulição 98°C? (O calor específico da água é 4,18 J/g.K) 

Calorímetro São aparelhos que nos permitem estudar os processos de troca de calor e as propriedades térmicas dos materiais; 

Um calorímetro ideal não permite qualquer perda de calor para o ambiente e o seu conteúdo pode ser considerado um sistema isolado. 

Calorímetro Podemos determinar experimentalmente ,o fluxo de calor associado a uma reação quimíca medindo a variação de temperatura produzida

EXEMPLO 3:

EXEMPLO 4:

Calorimetria a pressão constante A quantidade de calor liberada ou absorvida num processo realizado a pressão constante é chamada de variação de entalpia ( H). 

H

= -q

H

=q

Calor Específico (C) EXEMPLO 5: Quando um aluno mistura 50 mL de 1,0 M de HCl e 50 mL de 1,0 M de NaOH em calorímetro de copo de isopor, a temperatura da solução resultante aumenta de 21 oC para 27,5 oC. Calcule a variação de entalpia para a reação, supondo que o calorímetro perde apenas uma quantidade desprezível de calor, que o volume total da solução é 100 mL, sua densidade é 1 g/mL e o seu calor específico é 4,18 J/g.k.

H

= -q

Calorimetria a volume constante   A

calorimetria pode ser utilizada para estudar a energia química potencial acumulada nas substâncias; O poder calorífico representa a quantidade de energia liberada por unidade de massa ou volume do combustível e o valor depende da sua composição.

Calorimetria a volume constante Um dos tipos de reações mais importantes estudado com a utilização da calorimetria é a combustão, em que um composto reage completamente com o oxigênio em excesso; 

As

reações de combustão são mais convenientemente estudadas utilizando-se bomba calorimétrica.