Aula Prática Termodinâmica

Aula Prática Termodinâmica

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: TERMODINÂMICA
Unidade: U1_INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA
Aula: A1_ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA
Tempo previsto de execução de aula prática: 2h
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
A temperatura é uma grandeza que representa a medida do grau de agitação térmica das
moléculas de um corpo, e sua medição precisa é fundamental em diversas aplicações científicas
e industriais. Esta prática tem por objetivo que você aprenda a estabelecer a relação entre um
termômetro a álcool e um termoscópio, utilizar diferentes escalas termométricas, e aplicar esses
conceitos na calibração de termômetros. Além disso, você será capaz de coletar e interpretar
dados experimentais, construir gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da
coluna líquida, e entender a importância dessas medições em contextos reais de engenharia e
ciências aplicadas.
SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER – APARECER PARA TODOS)
Infraestrutura mínima necessária para execução.
O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome para
Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é essencial uma
conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.
EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER
PARA TODOS)
Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual
para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do
laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)
Procedimento/Atividade
Atividade proposta: Determinação da Equação Termométrica
Procedimentos para a realização da atividade:
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Segurança do Experimento:
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Marcando a Altura da Coluna Líquida I
• Coloque o termoscópio na posição vertical, com o bulbo para baixo, ao lado da
régua.
• Marque com a caneta a altura da coluna líquida.
• Anote a altura 𝒉𝟏 na Tabela 1
Medindo a Altura 𝒉𝟐
• Use a régua milimétrica para medir a altura 𝒉𝟐, da parte superior do bulbo até a
primeira marcação.
• Anote o valor na Tabela 1 para o estado térmico ambiente.
Medindo a Temperatura Ambiente
• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura ambiente.
• Anote o valor na Tabela 1.
• Use o altímetro para encontrar a altitude do ambiente e anote.
Marcando a Altura da Coluna Líquida II
• Insira o bulbo do termoscópio no banho de gelo e aguarde até que a coluna líquida
estabilize (equilíbrio térmico).
• Retire o termoscópio e marque a altura da coluna líquida com a caneta.
• Meça a altura 𝒉𝟏 da segunda marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do gelo.
Marcando a Altura da Coluna Líquida III
• Mantenha o bulbo do termoscópio no vapor da água em ebulição até atingir o
equilíbrio térmico.
• Retire o termoscópio do vapor e marque a altura da coluna líquida.
• Meça a altura 𝒉𝟑 da terceira marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do vapor.
Medindo a Temperatura do Ponto do Vapor
• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura do ponto do vapor.
• Anote o valor na Tabela 1.
Analisando os Resultados
• Complete a Tabela 1 com os dados obtidos.
• Verifique se as marcas feitas coincidem com as marcas de fábrica do termoscópio.
• Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o
Teorema de Tales.
• Determine o coeficiente linear e angular da equação que representa essa relação.
• Ferva a água sem atingir a ebulição, insira o termoscópio na água, marque e meça
a altura da coluna.
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• Utilize a equação obtida para calcular a temperatura da água e compare com a
medida do termômetro a álcool, identificando possíveis discrepâncias.
Dados experimentais
Checklist:
Preparação Inicial
• Acessar o Laboratório Virtual (VirtuaLab).
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Altura da Coluna Líquida I
• Colocar termoscópio na vertical.
• Marcar altura da coluna líquida.
Medir Altura 𝒉𝟐
• Medir altura 𝒉𝟐 com régua.
• Anotar valor na Tabela 1.
Temperatura Ambiente
• Medir temperatura ambiente.
• Anotar valor na Tabela 1.
• Medir altitude com altímetro.
Altura da Coluna Líquida II
• Colocar termoscópio no banho de gelo.
• Marcar altura da coluna líquida.
• Medir altura 𝒉𝟏 e anotar na Tabela 1.
Temperatura do Ponto do Gelo
• Medir temperatura do ponto do gelo.
• Anotar valor na Tabela 1.
Despejar Água no Béquer
• Adicionar 50 mL de água ao béquer.
• Aquecer até ebulição.
Altura da Coluna Líquida III
• Colocar termoscópio no vapor.
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• Marcar altura da coluna líquida.
• Medir altura 𝒉𝟑 e anotar na Tabela 1.
Temperatura do Ponto do Vapor
• Medir temperatura do ponto do vapor.
• Anotar valor na Tabela 1.
Avaliação dos Resultados
• Completar Tabela 1.
• Verificar marcas feitas com marcas de fábrica.
• Construir gráfico h x T.
• Determinar coeficientes linear e angular.
• Fervura parcial da água, marcar altura, calcular temperatura, e comparar com
termômetro a álcool.
RESULTADOS (obrigatório – aparecer para todos)
Resultados de Aprendizagem:
Ao final da prática, você deverá compreender os conceitos de equação termométrica e a relação
entre diferentes escalas de temperatura. Você será capaz de executar procedimentos
experimentais no simulador, realizando medições precisas, coletando e registrando dados, e
analisando esses dados para construir gráficos que representem a relação entre temperatura e
altura da coluna líquida. Além disso, aprenderá a aplicar esses conceitos na calibração de
termômetros, identificar possíveis fontes de erro e discutir a precisão dos resultados. A prática
também reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório.
ESTUDANTE, VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da equação
termométrica. O relatório deve incluir uma introdução, explicando o objetivo da prática e a
importância da equação termométrica na calibração de termômetros e em processos industriais.
Na seção de materiais e métodos, liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador, como
termoscópio, termômetro a álcool, régua milimétrica e banho de gelo, e descreva os
procedimentos realizados, desde a marcação da altura da coluna líquida até a medição das
temperaturas nos diferentes pontos. Na parte de resultados, apresente os dados coletados em
tabelas, incluindo as alturas das colunas líquidas e as temperaturas medidas. Na discussão,
analise os resultados obtidos, construindo gráficos que representem a relação entre temperatura
e altura da coluna líquida, e discuta as possíveis causas das diferenças. Na conclusão, faça uma
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síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua
aplicação em contextos profissionais.
Além disso, responda aos seguintes questionamentos:
1. Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes
pontos de temperatura?
2. Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento.
3. Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do
experimento?
4. Qual é a fórmula utilizada para determinar a relação entre a altura da coluna líquida e a
temperatura, e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula?
5. Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela
equação obtida? Explique possíveis causas para essa diferença.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição (em abnt) das referências utilizadas
BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da termodinâmica. São Paulo:
Editora Blucher, 2018.
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013
FILHO, Washington B. Termodinâmica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020.
Unidade: U1_INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA
Aula: A2_ OBTENÇÃO DAS PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
Tempo previsto de execução de aula prática: 2h
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
A pressão de vapor indica o comportamento do líquido em diferentes temperaturas, e a entalpia
de vaporização quantifica a energia necessária para transformar o líquido em vapor, ambos são
fundamentias para aplicações industriais como destilação e refrigeração. Esta pratica simulada
tem por objeitvo que os alunos aprendam a executar procedimentos experimentais, coletar e
interpretar dados, calcular a pressão de vapor e a entalpia de vaporização, e compreender a
importância dessas medições em contextos reais de engenharia.
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SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER – APARECER PARA TODOS)
Infraestrutura mínima necessária para execução.
O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome para
Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é essencial uma
conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.
EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER
PARA TODOS)
Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual
para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do
laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)
Procedimento/Atividade
Atividade proposta: Determinação da Pressão de Vapor e da Entalpia de Vaporização da Água
Procedimentos para a realização da atividade:
Segurança do Experimento:
• No ambiente virtual, o aluno deve equipar o jaleco e os óculos de proteção
acessando o armário de EPIs.
Preenchendo o Béquer e o Condensador
• Preencher o béquer e o condensador adaptado com água destilada.
• Conectar o condensador ao banho termostático.
Aguardando o Resfriamento
• Adicionar gelo ao banho termostático e esperar que a temperatura atinja 0 °C.
• Observar a redução da temperatura no painel de controle do simulador.
Posicionando a Régua Graduada
• Posicionar a régua graduada próximo ao condensador para visualizar o nível da
água dentro do condensador e a altura marcada na régua.
Aquecendo o Banho Termostático
• Aumentar a temperatura do banho termostático gradualmente e observar a
variação do volume do condensador adaptado à medida que a temperatura
aumenta.
• Registrar os dados de temperatura e altura do líquido (𝚫𝒉𝒍í𝒒) e altura do gás
(𝚫𝒉𝒈á𝒔) em diferentes temperaturas.
Medindo a Pressão Atmosférica
• Utilizar o barômetro digital para medir a pressão atmosférica e registrar o valor.
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Calculando os Resultados
• Utilizar a equação 𝑽 = 𝝅𝒓
𝟐𝚫𝒉𝒈á𝒔 para calcular o volume do gás em cada
temperatura.
• Calcular a pressão parcial do ar (𝒑𝒂𝒓) utilizando a equação:
𝒑𝒂𝒓 = 𝒑𝒂𝒕𝒎 − 𝝆𝒈𝚫𝒉𝒈á𝒔
• Calcular a quantidade de ar constante durante o experimento com a equação:
𝒏𝒂𝒓 =
𝐩𝒂𝒓∗𝑽𝒂𝒓
𝑹𝑻
• Determinar a pressão de vapor usando a equação:
𝒑𝒗 = 𝒑𝒂𝒕𝒎 − 𝒑𝒂𝒓 − 𝝆𝒈𝚫𝒉𝒍í𝒒
Analisando os Resultados
• Preencher a tabela de dados experimentais com as medições realizadas.
• Traçar um gráfico de 𝐥𝐧 (𝒑𝒗) em função de 𝑻
−𝟏 e encontrar a equação da reta para
determinar a entalpia de vaporização experimental (𝚫𝑯𝒗)
Dados experimentais
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Conclusão
• Analisar e comparar os resultados experimentais com valores teóricos.
• Discutir possíveis fontes de erro e a relevância dos resultados obtidos para
aplicações industriais.
Densidade da água em diferentes temperaturas
Checklist:
Preparação Inicial
• Acessar o Laboratório Virtual (VirtuaLab).
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Preenchimento
• Preencher béquer e condensador com água destilada.
• Conectar condensador ao banho termostático.
Resfriamento
• Adicionar gelo ao banho termostático.
• Atingir 0 °C no banho termostático.
Posicionamento
• Posicionar régua graduada próximo ao condensador.
Aquecimento e Observação
• Aumentar a temperatura do banho termostático.
• Registrar altura do líquido e altura do gás
• em diferentes temperaturas.
Medida de Pressão
• Medir pressão atmosférica com barômetro digital.
Cálculos
• Calcular volume do gás.
• Calcular pressão parcial do ar.
• Determinar quantidade de ar.
• Calcular pressão de vapor.
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Análise de Resultados
• Preencher tabela de dados experimentais.
• Traçar gráfico da relação entre a pressão de vapor e a temperatura.
• Determinar a entalpia de vaporização experimental.
RESULTADOS (obrigatório – aparecer para todos)
Resultados de Aprendizagem:
Ao final da prática, você deverá compreender os conceitos de pressão de vapor e entalpia de
vaporização, entendendo como a pressão de vapor varia com a temperatura e a energia
necessária para a vaporização. Você será capaz de executar procedimentos experimentais no
simulador, realizando medições precisas, coletando e registrando dados, analisando esses dados
para calcular a pressão de vapor e a entalpia de vaporização, e interpretando os resultados. Além
disso, aprenderá a aplicar os resultados em processos industriais como destilação e refrigeração,
identificando possíveis fontes de erro e discutindo a precisão dos resultados. A prática também
reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório.
ESTUDANTE, VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da pressão de
vapor e da entalpia de vaporização. O relatório deve incluir uma introdução, explicando o objetivo
da prática e a importância da pressão de vapor e da entalpia de vaporização em processos
industriais. Na seção de materiais e métodos, liste os equipamentos e materiais utilizados no
simulador, como banho termostático, barômetro e condensador, e descreva os procedimentos
realizados, desde o preenchimento dos béqueres até a medição da pressão atmosférica. Na parte
de resultados, apresente os dados coletados em tabelas, incluindo temperaturas, alturas dos
líquidos e gases, e valores calculados de pressão e volume. Na discussão, analise os resultados
obtidos, comparando-os com os valores teóricos, calcule a entalpia de vaporização e discuta as
possíveis causas das diferenças. Na conclusão, faça uma síntese dos aprendizados obtidos e
uma reflexão sobre a importância do experimento e sua aplicação em contextos profissionais.
Além disso, responda aos seguintes questionamentos:
1. Qual é a importância de medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos?
2. Explique por que é necessário resfriar a água a 0 °C antes de iniciar o aquecimento.
3. Como a posição da régua graduada influencia na coleta dos dados experimentais?
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4. Qual é a fórmula utilizada para calcular o volume do gás e como os dados experimentais
são aplicados nessa fórmula?
5. Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da entalpia
de vaporização? Explique possíveis causas para essa diferença.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição (em abnt) das referências utilizadas
BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da termodinâmica. São Paulo:
Editora Blucher, 2018.
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013
FILHO, Washington B. Termodinâmica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020.
Unidade: U1_INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA
Aula: A3_ AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS
Tempo previsto de execução de aula prática: 2h
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
A determinação do calor específico de líquidos é essencial em diversas aplicações industriais e
de engenharia, como o desenvolvimento de sistemas de aquecimento e a fabricação de produtos
químicos. Este experimento, realizado em um simulador, oferece aos alunos a oportunidade de
aplicar conceitos teóricos de termodinâmica na prática, utilizando instrumentos virtuais como
balança, termômetro e calorímetro. O objetivo é desenvolver habilidades práticas de manuseio
de equipamentos, calcular o calor específico de água e álcool, coletar e interpretar dados
experimentais, e contextualizar a importância dessa propriedade em processos reais,
preparando-os para a prática profissional com foco na eficiência energética e otimização de
processos térmicos.
SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER – APARECER PARA TODOS)
Infraestrutura mínima necessária para execução.
O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome
para Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é
essencial uma conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.
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EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER
PARA TODOS)
Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual
para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do
laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)
Procedimento/Atividade nº 1
Atividade proposta: Determinação do Calor Específico da Água
Procedimentos para a realização da atividade:
Segurança do Experimento:
• No ambiente virtual, o aluno deve equipar o jaleco e os óculos de proteção
acessando o armário de EPIs.
Pesando o Volume de Água Fria:
• Colocar o béquer vazio na balança e tarar.
• Adicionar 50 mL de água ao béquer e anotar a massa da água na Tabela 1.
Adicionando a Água Fria ao Calorímetro:
• Anotar a capacidade calorífica do calorímetro.
• Despejar a água do béquer no calorímetro, agitar por 30 segundos, medir e anotar
a temperatura inicial da água (T1).
Preparando a Água Quente:
• Adicionar 70 mL de água ao béquer, medir e anotar a massa na Tabela 1.
• Aquecer a água até aproximadamente 70 °C e anotar a temperatura (T2).
Executando a Troca Térmica:
• Despejar a água quente no calorímetro, agitar e inserir o termômetro.
• Medir e anotar a temperatura final (TF) quando estabilizada.
Finalizando a Atividade 1:
• Descartar a água do calorímetro e repetir os passos de 2 a 5 mais duas vezes,
completando a coleta de dados na Tabela 1.
Procedimento/Atividade nº 2
Atividade proposta: Determinação do Calor Específico do Álcool
Procedimentos para a realização da atividade:
Pesando o Volume de Álcool:
• Colocar o béquer vazio na balança e tarar.
• Adicionar 60 mL de álcool ao béquer e anotar a massa na Tabela 2.
Adicionando o Álcool no Calorímetro:
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• Anotar a capacidade calorífica do calorímetro.
• Despejar o álcool no calorímetro, agitar por 30 segundos, medir e anotar a
temperatura inicial do álcool (T1).
Preparando o Álcool Aquecido:
• Adicionar 80 mL de álcool ao béquer, medir e anotar a massa na Tabela 2.
• Aquecer o álcool até aproximadamente 70 °C e anotar a temperatura (T2).
Executando a Troca Térmica:
• Despejar o álcool quente no calorímetro, agitar e inserir o termômetro.
• Medir e anotar a temperatura final (TF) quando estabilizada.
Finalizando a Atividade 2
• Descartar o álcool do calorímetro e repetir os passos de 8 a 11 mais duas vezes,
completando a coleta de dados na Tabela 2.
Procedimento/Atividade nº 3
Atividade proposta: Avaliação dos Resultados
Procedimentos para a realização da atividade:
Análise dos Dados:
• Utilizar os dados coletados nas Tabelas 1 e 2 para calcular o calor específico da
água e do álcool – fórmula: 𝑸 = 𝒎 𝒄 𝚫𝑻
• Comparar os valores obtidos com os valores tabelados e calcular a porcentagem
de erro.
Tabela 1 – Calor Específico da Água – Valor Tabelado: 𝒄á𝒈𝒖𝒂 = 𝟏
𝒄𝒂𝒍
𝒈.°𝐂
Tabela 2 – Calor Específico do Álcool – Valor Tabelado: 𝒄á𝒈𝒖𝒂 = 𝟎, 𝟓𝟖 𝒄𝒂𝒍
𝒈.°𝐂
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Checklist:
Preparação
• Acessar o Laboratório Virtual
• Equipar EPIs (jaleco e óculos de proteção) no ambiente virtual
Procedimentos
Pesagem de Líquidos
• Tarar a balança com o béquer vazio
• Adicionar o líquido (água ou álcool) ao béquer e anotar a massa
Medição de Temperatura Inicial
• Medir e anotar a temperatura inicial do líquido frio
Aquecimento do Líquido
• Adicionar e aquecer o líquido até a temperatura desejada
• Medir e anotar a temperatura do líquido aquecido
Troca Térmica no Calorímetro
• Transferir o líquido aquecido para o calorímetro contendo o líquido frio
• Agitar, medir e anotar a temperatura final
Repetição e Coleta de Dados
• Repetir os procedimentos para completar os dados experimentais
Avaliação dos Resultados
• Calcular o calor específico dos líquidos
• Comparar os valores obtidos com os valores tabelados
• Calcular a porcentagem de erro
RESULTADOS (obrigatório – aparecer para todos)
Resultados de Aprendizagem:
Ao final da aula prática, espera-se que você tenha aprendido a manusear corretamente os
equipamentos de laboratório virtual, como balanças, termômetros e calorímetros, e a aplicar os
princípios de termodinâmica no cálculo do calor específico de líquidos. Você deve ser capaz de
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coletar, registrar e analisar dados experimentais de forma organizada, compreendendo a
importância do calor específico em processos industriais e de engenharia. Além disso, você
entenderá a relevância do uso de EPIs mesmo em simulações virtuais, preparando-se para
práticas laboratoriais reais. Essas habilidades são essenciais para sua formação.
ESTUDANTE, VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática simulada de determinação do calor
específico de líquidos. O relatório deve incluir uma introdução, explicando o objetivo da prática e
a importância do calor específico em processos industriais e de engenharia. Na seção de
materiais e métodos, liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador, como balança,
termômetro e calorímetro, e descreva os procedimentos realizados, desde a pesagem dos
líquidos até a troca térmica no calorímetro. Na parte de resultados, apresente os dados coletados
em tabelas, incluindo massas, temperaturas e capacidades caloríficas, e calcule o calor específico
dos líquidos com base nos dados experimentais. Na discussão, analise os resultados obtidos,
comparando-os com os valores tabelados, calcule a porcentagem de erro e discuta as possíveis
causas das diferenças. Na conclusão, faça uma síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão
sobre a importância do experimento e sua aplicação em contextos profissionais.
Além disso, responda aos seguintes questionamentos:
1. Qual é a importância de tarar a balança antes de medir a massa do líquido?
2. Explique por que é necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a
temperatura final.
3. Como a capacidade calorífica do calorímetro influencia nos resultados do experimento?
4. Qual é a fórmula utilizada para calcular o calor específico de um líquido, e como os dados
experimentais são aplicados nessa fórmula?
5. Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado do calor
específico do líquido? Explique possíveis causas para essa diferença.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição (em abnt) das referências utilizadas
BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da termodinâmica. São Paulo:
Editora Blucher, 2018.
Público16
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013
FILHO, Washington B. Termodinâmica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020.
Unidade: U3_ ANÁLISE DO VOLUME DE CONTROLE E A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
Aula: A3_SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
Tempo previsto de execução de aula prática: 2h
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Reações exotérmicas liberam calor, enquanto reações endotérmicas absorvem calor. Este
experimento visa determinar a quantidade de calor envolvida na decomposição do peróxido de
hidrogênio usando um calorímetro à pressão constante. Compreender essas trocas de calor é
fundamental em processos industriais e científicos. Os objetivos da prática são que você aprenda
a medir o calor liberado ou absorvido em uma reação química, utilizar um calorímetro à pressão
constante e calcular a variação de entalpia da reação. Você também deverá ser capaz de coletar
e interpretar dados experimentais, distinguir entre processos endotérmicos e exotérmicos, e
aplicar esses conceitos em contextos reais de engenharia e ciências aplicadas.
SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER – APARECER PARA TODOS)
Infraestrutura mínima necessária para execução.
O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome para
Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é essencial uma
conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.
EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER
PARA TODOS)
Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual
para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do
laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)
Procedimento/Atividade
Atividade proposta: Determinação da Variação de Entalpia na Decomposição do Peróxido de
Hidrogênio.
Procedimentos para a realização da atividade:
Segurança do Experimento:
Público17
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Preparando a Capela
• Abra a janela da capela, acenda a luz interna e ligue o exaustor.
Selecionando os Materiais
• Pegue um béquer de 50 mL, vidro de relógio, proveta, calorímetro e espátula
metálica do armário.
Medindo o Peróxido de Hidrogênio
• Meça 40 mL de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) com a proveta e transfira para um
béquer.
Adicionando o Dióxido de Manganês
• Meça 1 g de dióxido de manganês (MnO₂) com a espátula e despeje no calorímetro.
Homogeneizando a Mistura
• Agite o calorímetro para misturar os reagentes e registre a temperatura final.
Variando o Volume de H₂O₂
• Limpe o calorímetro e repita o experimento com 42 mL e 45 mL de H₂O₂.
• Anote a temperatura final para cada volume.
Analisando os Resultados
• Calcule a quantidade de calor liberada aplicando a fórmula: 𝑸 = 𝒎 𝒄 𝚫𝑻.
• Complete a tabela com os dados de temperatura inicial e final.
Checklist:
Preparação Inicial
• Acessar o Laboratório Virtual (VirtuaLab).
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Preparando a Capela
• Abrir capela e ligar exaustor
Selecionar Materiais
• Pegar béquer, vidro de relógio, proveta, calorímetro, espátula
Medir H₂O₂
• Medir 40 mL de H₂O₂
• Transferir para béquer
Preparar Calorímetro
• Transferir H₂O₂ para calorímetro
Adicionar MnO₂
• Medir 1 g de MnO₂
• Adicionar ao calorímetro
Homogeneizar Mistura
Público18
• Agitar calorímetro
• Registrar temperatura final
Variar Volume H₂O₂
• Repetir com 42 mL e 45 mL de H₂O₂
• Anotar temperaturas
Analisar Resultados
• Calcular calor liberado ( q = m c ΔT)
• Completar tabela
Finalização
• Limpar e guardar materiais
• Encerre experimento
RESULTADOS (obrigatório – aparecer para todos)
Resultados de Aprendizagem:
Ao final da prática, você deverá compreender os conceitos de reações endotérmicas e
exotérmicas, entendendo como a energia é transferida durante as reações químicas. Você será
capaz de realizar procedimentos experimentais no simulador, medindo a quantidade de calor
liberada ou absorvida em uma reação química. Além disso, aprenderá a utilizar um calorímetro à
pressão constante, calcular a variação de entalpia da reação e interpretar os dados
experimentais. Você também deverá distinguir entre processos endotérmicos e exotérmicos e
aplicar esses conceitos em contextos reais de engenharia e ciências aplicadas. A prática reforçará
a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório.
ESTUDANTE, VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da variação de
entalpia na decomposição do peróxido de hidrogênio. O relatório deve incluir uma introdução,
explicando o objetivo da prática e a importância das trocas de calor nas reações químicas para
processos industriais e científicos. Na seção de materiais e métodos, liste os equipamentos e
materiais utilizados no simulador, como calorímetro, termômetro, proveta, béquer e espátula
metálica, e descreva os procedimentos realizados, desde a preparação da solução de peróxido
de hidrogênio até a medição das temperaturas iniciais e finais. Na parte de resultados, apresente
os dados coletados em tabelas, incluindo volumes de H₂O₂, temperaturas iniciais e finais, e
quantidades de calor calculadas. Na discussão, analise os resultados obtidos, comparando-os
com os valores teóricos, e discuta as possíveis causas das diferenças. Na conclusão, faça uma
Público19
síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua
aplicação em contextos profissionais.
Além disso, responda aos seguintes questionamentos:
1. Por que é importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro antes de
adicionar o catalisador?
2. Explique a razão para agitar o calorímetro após adicionar o dióxido de manganês.
3. Como a quantidade de dióxido de manganês adicionada pode influenciar nos resultados
do experimento?
4. Qual é a fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na reação, e como
os dados experimentais são aplicados nessa fórmula?
5. Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da variação
de entalpia? Explique possíveis causas para essa diferença.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição (em abnt) das referências utilizadas
BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da termodinâmica. São Paulo:
Editora Blucher, 2018.
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013
FILHO, Washington B. Termodinâmica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020.