De UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIS UNIDADE DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS GRADUAO EM QUMICA INDUSTRIAL AULA N. 10 TERMOQUMICA

Thiago Oliveira Lopes, Glauco Csar e Eduardo Andrade. Professora: Msc. Llian Camargo; Disciplina: Fsico-Qumica Experimental I Experimento realizado dia 25/05/2009.

1. INTRODUO:O trabalho produzido em uma transformao cclica a soma das pequenas quantidades de trabalho, dW , produzida em cada estagio do ciclo. Semelhantemente, o calor extrado das vizinhanas numa transformao cclica a soma das pequenas quantidades de calor, dQ , extrado em cada estagio do ciclo.Wcclo = dW

dQ =dW(dQ dW ) = 0Tendo a equao acima como verdadeira, o teorema matemtico ir requerer que a quantidade sob o sinal de integrao seja um diferencial de alguma propriedade do sistema. Essa propriedade de estado chamada de Energia Interna, U , portanto [1]:dU = dQ dW

Qcclo = dQ

dU

=0

Idealmente Wcclo e Qcclo seriam iguais a zero, porm, de maneira real, isso no observado, pois ambos no so funes de estado [1]. O Primeiro Princpio da Termodinmica diz: Se um sistema sujeito a qualquer transformao cclica, o trabalho produzido nas vizinhanas igual ao valor extrado das vizinhanas, ou seja [1] :

Como U uma propriedade de estado, enquanto Q e W no, temos que:II II II

dU = dQ dWI I I

U = Q W ,

Sendo temos que [2]:

Trabalho,

W = p op , V

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL [2]:3.1 PARTE 1 Variao da entalpia e da energia interna da gua no ponto de ebulio: Foi colocada 178,72g de gua destilada em um bquer de plstico, pois um bquer de vidro poderia rachar e qebrar com o choque trmico. Foi colocado um mergulho de 1000W dentro dgua e foi aquecida por 1 minuto. Quando constatado que a temperatura havia retornado ao inicial a massa da gua foi aferida. 3.2 PARTE 2 Entalpia de hidratao do sulfato de cobre anidro: 3.2.1 anidro: Pesou-se 2,04g de sulfato de cobre anidro e foi colocado no calormetro, cuja parte de vidro j teve a massa aferida visando computar as perdas para as vizinhanas. Foi adicionado 30mL de gua ao calormetro, esperou-se solubilizar o sal anidro e anotou-se a variao de temperatura. 3.2.2 pentaidratado: Sulfato de cobre Sulfato de cobre

U 2 U 1 = Q p p[V2 V1 ] Q p = (U 2 + pV 2 ) (U 1 + pV 1 )

Sendo a entalpia de um sistema dada por H = U + pV , temos:Qp = H 2 H1 Q p = H

Por outro lado, a energia fornecida como calor por uma corrente eltrica, i , em um tempo, t , dado por:Q p = i t

Como a variao de entalpia igual a quantidade de calor a presso constante:

H = i tH = i t n

Considerando a variao de entalpia molar da gua no ponto de ebulio, admitindo o vapor de gua com um comportamento ideal, dada por [2]: = T U H nR

2. OBJETIVO:Determinar a variao da entalpia e da energia interna da gua no ponto de ebulio e a entalpia de hidratao do sulfato de cobre anidro.

Pesou-se 2,04g de sulfato de cobre hidratado e o procedimento anterior foi repetido

4. RESULTADOS E DISCUSSES:

2

4.1 PARTE 1 Variao da entalpia e da energia interna da gua no ponto de ebulio: Potncia do mergulho 1000W Tempo de fornecimento de corrente 1 min Temperatura inicial 22C ou 295,15K Temperatura final 96C ou 369,15K Massa inicial da gua 178,72g Massa final da gua 146,29g Nmero de mol inicial 9,93mol Nmero de mol final 8,127mol Massa molar da gua 18g/mol =3 ,4 g m 2 3 =1,8 2 n 0 ml o

Temperatura inicial da gua 22C Temperatura final da soluo 27C Calor especfico da soluo 1cal/gC Massa do calormetro 159,546g Calor especfico do vidro 0,2cal/g/C Na tentativa de computar o erro devido perca de energia para as vizinhanas usaremos a quantidade de calor absorvida pelo calormetro atravs de sua massa e da calor especfico do vidro.Q p = Qcalormetr Q p = mcalormetro

o

+ Qsoluo

.c vidro . + m sal .c soluo . T T

Q p =156 ,43 .0,2.5 + 2,04 .1.5 Q p = 166 ,63 cal = H =1 8 7 H 21 ,6 9 cl a o 565 5 u 3 7 ,3 9 J

i t Como H = , e a = n n unidade W s equivalente a 1 joule, temos que:1000 60 = 6042 ,296 W .s ou J 9,93

Qp

Como o sal usado era anidro, essa entalpia a soma de entalpias de hidratao e de dissoluo, portanto:H hidrtao + H dissolua =53675,359 J

H =

o

Para a energia interna molar: = T U H nR =6 4 ,2 6 ,8 2 ,3 4 1 U 02 9 1 0 8 14 =4 ,3 5 6 U 9 38 J o 1 7 ,1 2 u 18 4

4.2.2 pentaidratado:

Sulfato

de

cobre

Massa de sulfato de cobre pentaidratado 2,04g4 7cl a

Massa Molar do sal hidratado 249,546g Nmero de mol do sal 0,013mol Temperatura inicial da gua 22C Temperatura final da soluo 23C Calor especfico da soluo 1cal/gC Massa do calormetro 159,546g Calor especfico do vidro 0,2cal/g/CQ p = Qcalormetr Q p = mcalormetro

4.2 PARTE 2 Entalpia de hidratao do sulfato de cobre anidro: 4.2.1 anidro: Massa de sulfato de cobre anidro 2,04g Massa Molar do sal 156,43g Nmero de mol do sal 0,013mol Sulfato de cobre

o

+ Qsoluo

.c vidro . + m sal .c soluo . T T

Q p =156 ,43 .0,2.1 + 2,04 .1.1

3

Q p = 33 ,326 cal = H =4 6 ,7 c l H 12 5 a o 144 9 u 7 4 ,4 5 J

gua se encontra absorve muito calor e no h nem um tipo de isolamento entre o ambiente e esse recipiente.

Como nesse caso o sal j estava hidratado, a entalpia acima corresponde apenas dissoluo do mesmo. A partir desse ponto chegamos a concluso da entalpia de hidratao do sulfato de cobre.H dissoluo =17444,495 J

6. REFERNCIA BIBLIOGRFICA: [1] Adaptado de: Fundamentos de Fsico-Qumica; CASTELLAN. Gilbert; traduzido de Physical Chemistry por SANTOS, Cristina Maria Pereira e FARIA Roberto de Barros; Rio de Janeiro, RJ, Brasil; Ed. LTC; 2001. [2] Adaptado de: Apostila de Fsico-Qumica Experimental I e II; SILVA, Valmir Jacinto.

H hidrtao +1744 ,495 = 53675,359H hidrtao = 36243,427 J

5. CONCLUSO:Aps a realizao dos experimentos conclumos envolve que toda de reao energia qumica entre diferena

reagentes e produtos, ou seja, quando reagentes so convertidos em produtos a energia do sistema alterada. Tambm que pode haver diversos tipos de erros no procedimento experimental adotado, como uma absoro de calor pelo calormetro maior do que a quantizada, j que nem todo tipo de vidro tem o mesmo calor especfico e no s o vidro absorve calor. Tambm pode haver o erro referente a hidratao e a solubilizao do sal, pois o sal pode no hidratar na proporo esperada e a demora na solubilizao pode aumentar as perdas para as vizinhanas. Outra fonte de comum de erro o so calor transferido do mergulho para a gua, nesse caso a perda muito significativa, j que o recipiente em que a

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