Termodinamica-ngb5bf (1)

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2024
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 
TERMODINÂMICA
UNIVERSIDADE PITÁGORAS UNOPAR ANHANGUERA
ENGENHARIA MECANICA
CATU-BA
ADSON DOS SANTOS SOUZA
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2024
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 
TERMODINÂMICA
Roteiro de Aula Prática apresentado a Universidade 
Pitágoras Unopar Anhanguera como requisito para 
obtenção de média para a disciplina de Termodinâmica.
CATU-BA
Tutor(a) à Distância: KATIELLY TAVARES DOS SANTOS
ADSON DOS SANTOS SOUZA
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................3
2 DESENVOLVIMENTO...........................................................................................4
2.1 DETERMINAÇÃO DA EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA........................................4
2.2 DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DE VAPOR E DA ENTALPIA DE 
VAPORIZAÇÃO............................................................................................................9
2.3 DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS ............................18
2.4 REAÇÕES ENDOMÉRMICAS E EXOTÉRMICAS.............................................23
3 CONCLUSÃO ......................................................................................................28
REFERÊNCIAS ...........................................................................................................29
3
1 INTRODUÇÃO
A termodinâmica é uma área da física que estuda as relações entre calor, trabalho e 
energia. Ela fornece os princípios fundamentais para a compreensão de processos naturais e o 
desenvolvimento de tecnologias em engenharia e ciências aplicadas. Uma das grandezas 
fundamentais em termodinâmica é a temperatura, que está associada ao grau de agitação térmica 
das moléculas de um corpo. Sua medição precisa é crucial em diversas aplicações, desde a 
calibração de equipamentos até o controle de processos industriais.
Nesta aula prática, exploraremos conceitos iniciais da termodinâmica, como a relação 
entre temperatura e altura da coluna líquida em um termoscópio, e a calibração de termômetros 
utilizando diferentes escalas termométricas. Por meio de experimentos simulados, os alunos 
terão a oportunidade de coletar dados, interpretar resultados e entender a importância de 
medições precisas para a engenharia e outras áreas científicas. A prática visa consolidar o 
entendimento dos princípios de calibração de instrumentos e a aplicação de equações 
termométricas para avaliar a precisão das medições.
4
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 DETERMINAÇÃO DA EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA
Tabela 1. Dados obtidos no experimento.
Estado térmico
Temperatura 
indicada no 
termômetro a 
álcool T (°C)
Altura da 
coluna líquida 
h (cm)
Altitude (m)
Ponto do gelo 0,0 9,7
Ambiente 25,5 13,6
Ponto do vapor 99,0 23,7
357,6
Fonte: o autor (2024)
2. Repare se as marcas feitas para o ponto do gelo e do ponto do vapor coincidem com 
as marcas de fábrica do termoscópio. Qual parâmetro obtido durante a realização 
do procedimento pode gerar uma diferença entre as marcas? Justifique.
As marcas feitas para o ponto do gelo e do ponto do vapor podem não coincidir 
com as marcas de fábrica do termoscópio devido a variações na pressão atmosférica e 
nas condições de mediçãoo. A pressão atmosférica pode influenciar os pontos de ebulição e 
fusão da água, resultando em diferenças entre as marcas observadas durante o 
5
experimento e as marcas de referência calibradas em condições padrão (1 atmosfera). 
Além disso, o tempo de espera para atingir o equilíbrio térmico e a precisão ao medir 
a altura da coluna podem introduzir pequenas variações nas leituras.
3. 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.
A partir dos dados experimentais, temos os seguintes valores:
• Temperaturas (T ) = 0°C, 25,5°C, 99°C
• Alturas (h) = 9,7 cm, 13,6 cm, 23,7 cm
Para determinar a equa ção da reta que representa essa rela ção, utilizamos o teorema de 
Tales. Consideramos os pontos extremos para calcular o coeficiente angular m e o 
coeficiente linear b.
Fórmulas:
𝑚 =
ℎ2 ― ℎ1
𝑇2 ― 𝑇1 
𝑏 = ℎ1 ― 𝑚 ∗ 𝑇1
9.7
13.6
23.7
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0
y = 0,144x + 9,7
Temperatura x Altura
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (°
C)
Altura (m)
6
Substituindo os valores:
𝑚 =
23,7 ― 9,7
99,0 ― 0,0 ≅0,14
𝑏 = 9,7 ― 0,14 ∗ 0 = 9,7
Portanto, a equa ção da reta que descreve a rela ção entre a altura da coluna liquida h e 
a temperatura T é:
ℎ(𝑡) = 0,14𝑇 + 9,7
Essa equa ção pode ser usada para prever a altura da coluna em fun ção da 
temperatura.
4. Ferva a água, sem atingir a ebulição, e insira o termoscópio na água. 
Marque e meça a altura da coluna. Utilize o valor de h na equação obtida 
anteriormente e encontre o valor da temperatura da água. Utilize o termômetro a 
álcool para medir a temperatura da água e compare os valores obtidos para a 
temperatura através da equação e através do termômetro. Caso exista diferença 
entre esses valores, identifique as possíveis fontes para essa discrepância.
Com base na altura medida de 15,8 cm, usamos a equa ção da reta obtida na questão 3:
ℎ(𝑡) = 0,14𝑇 + 9,7
Isolando T , temos:
T=(h-9,7)/0,14
Substituindo a altura medida:
𝑇 = (15,8 ― 9,7)/0,14 = 43,14 °𝐶 
A temperatura medida pelo termômetro foi de 44°C, o que resulta em uma 
diferen ça de:
7
44C − 43, 14C ≈ 0, 86C
Essa diferen ça est á dentro da margem de erro aceit ável. Pequenas varia ções podem ter 
ocorrido devido à precisão limitada na leitura da altura da coluna ou a flutua ções nas 
condi ções experimentais.
Algumas imagens do experimento:
5. Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em 
diferentes pontos de temperatura?
A altura da coluna líquida no termoscópio está diretamente relacionada à 
temperatura. Marcar a altura em diferentes pontos de temperatura permite estabelecer 
uma relação entre a altura da coluna e a temperatura, o que é necessário para calibrar o 
8
termoscópio e associar alturas específicas a temperaturas correspondentes.
6. Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento.
O banho de gelo é usado para alcançar um ponto de referência conhecido, que é o 
ponto de fusão da água (0°C). Isso é essencial para fins de calibração, pois os pontos de 
fusão e ebulição da água servem como pontos fixos em muitas escalas termométricas. 
O banho de gelo garante que o líquido no termoscópio atinja o equilíbrio térmico com 
o gelo, fornecendo uma referência consistente para as medições de temperatura.
7. Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados 
do experimento?
A precisão na medição da altura da coluna líquida é crucial para a exatidão das 
leituras de temperatura. Qualquer erro na medição da altura pode introduzir imprecisões 
no cálculo da temperatura. Além disso, se o líquido não estiver totalmente estabilizado 
antes da medição, a altura registrada pode não refletir com precisão a temperatura real, 
afetando a calibração geral do termoscópio.
8. 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?
A fórmula é baseada em uma relação linear derivada do teorema de Tales, que 
relaciona a altura da coluna líquida no termoscópio com a temperatura em graus Celsius. 
Experimentalmente, as alturas medidas nos pontos de fusão (0°C) e ebulição (100°C) 
são utilizadas para estabelecer a equação linear. Esta equação é então aplicada para 
calcular a temperatura em alturas intermediária
9. Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetroa álcool 
e pela equação obtida? Explique possíveis causas para essa diferença.
A diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e aquelas 
calculadas usando a equação pode ser causada por diversos fatores, como erros 
experimentais na medição da altura da coluna líquida, atraso térmico (tempo necessário 
para o líquido estabilizar), ou fatores ambientais, como a pressão atmosférica, que 
afetam o ponto de ebulição da água. Além disso, o termômetro a álcool pode ter seus 
próprios erros de calibração, o que levaria a discrepâncias
9
2.2 DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DE VAPOR E DA ENTALPIA DE 
VAPORIZAÇÃO
1. Sabendo que o diâmetro interno do condensador adaptado é de 9 mm, utilize a equação 8 do 
sumário teórico para calcular o volume do gás (Var) para cada uma das temperaturas da tabela 
1. Preencha a tabela 1 com os resultados encontrados
R:
E para converter Δℎ de mm para cm, dividimos por 100
ℎ =
𝑚𝑚
100
Para calcular o volume do gás é dado por:
𝑉 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔
O volume está em m³, então dividimos o Δℎ𝑔𝑔𝑔 por 100 para ficar em metro
10
𝑉0 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,14𝜋 = 8,91.10―6𝑚³
𝑉50 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,20𝜋 = 1,28.10―5𝑚³
𝑉55 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,21𝜋 = 1,34..10―5𝑚³
𝑉60 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,22𝜋 = 1,43.10―5𝑚³
𝑉65 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,24𝜋 = 1,53.10―5𝑚³
𝑉70 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,27𝜋 = 1,74.10―5𝑚³
𝑉75 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,31𝜋 = 2,00.10―5𝑚³
𝑉80 = 𝜋𝑅2Δℎ𝑔𝑔𝑔 = 0,00452 ∗ 0,37𝜋 = 2,39.10―5𝑚³
Mas a tabela quer 𝑉𝑔𝑎
105, então todos os valores são divididos por 105.
2. Utilize a equação 7 do sumário teórico para encontrar o valor de par em pascal para a 
temperatura de 0 ℃. Converta e utilize o valor da pressão ambiente observada no barômetro 
para Pascal e considere a densidade da água como 999,8 kg.m-3 em seu cálculo. Preencha a 
tabela 1 com o resultado encontrado
R:
A equação é:
 temperatura em °C é convertida para K da seguinte forma:
𝑇 = 𝐶 + 273,15
Usando a equação para T=0
𝑝𝑔𝑎 = 𝑝𝑔𝑎𝑎 ― 𝜌𝑔Δℎ𝑔𝑔𝑔
𝑝𝑔𝑎 = 92045,776 ― 999,8 ∗ 9,81 ∗ 0,14
𝑝𝑔𝑎 = 90672,65 𝑃𝑎
3.Calcule a quantidade de ar (nar) que permanece constante durante todo o experimento pela 
equação 8 do sumário teórico (nar = parVar⁄RT) utilizando o valor de par encontrado na questão 
anterior.
Então, T = 0°C, T=273,15 𝐾
11
𝑛𝑔𝑎 =
90672,65 ∗ 0,89
8,314 ∗ 273,15 ≅35,53 𝑚𝑜𝑙
5. Sabendo o valor da quantidade de ar do sistema, calcule os valores de par nas temperaturas 
diferentes de 0 ℃ pela equação 9 do sumário teórico (par = narRT⁄Var). Preencha a tabela 1 
com os resultados encontrados.
Calculando 𝑝𝑔𝑎 para outras temperaturas
𝑝𝑔𝑎 =
𝑛𝑔𝑎𝑅𝑇
𝑉𝑔𝑎
T=323,15 K
𝑝𝑔𝑎 =
35,53 ∗ 8,314 ∗ 323,15
1,28 = 74576,06 𝑃𝑎
Analogamente temos
T = 328,15 K
𝑝𝑔𝑎 = 72339,05 𝑃𝑎
T = 333,5 K
𝑃𝑔𝑎 = 68819,1 𝑃𝑎
T = 338,15
𝑝𝑔𝑎 = 65286,47 𝑃𝑎
T = 343,15
𝑝𝑔𝑎 = 58255,9 𝑃𝑎
T = 348,15
𝑝𝑔𝑎 = 51421,13 𝑃𝑎
T = 353,15
𝑝𝑔𝑎 = 43648,22 𝑃𝑎
5.Faça os cálculos da pressão de vapor utilizando a equação 9 do sumário teórico (pv = patm − 
par − ρg∆hlíq). Preencha a tabela 1 com os resultados encontrados. Utilize a densidade do 
líquido exibida na tabela 2 para cada temperatura da tabela 1. Usamos a equação:
12
𝑝𝑣 = 𝑝𝑔𝑎𝑎 ― 𝑝𝑔𝑎 ― 𝜌𝑔𝛥ℎ𝑙𝑙𝑙
T= 273,15 K, 𝑛ã𝑜 ℎá 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
T= 323,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 74576,06 ― 2413,47≅15053,25 𝑃𝑎
T= 328,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 72339,05 ― 2311,04 ≈ 17395,69 𝑃𝑎
T= 333,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 68819,1 ― 2170,17 ≈ 21059,50 𝑃𝑎
T= 338,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 65286,47 ― 2020,03 ≈ 24739,28 𝑃𝑎
T= 343,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 58255,9 ― 1697,75 ≈ 32092,13 𝑃𝑎
T= 348,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 51421,13 ― 1310,15 = 39314,50 𝑃𝑎
T= 353,15 K
𝑝𝑣 = 92045,776 ― 43648,22 ― 724,53 ≈ 47673,03 𝑃𝑎
6. Preencha as colunas 8 e 9 da tabela utilizando os valores encontrados anteriormente. Trace 
um gráfico com os valores de ln(pv) em função de T-1 e encontre a equação da reta deste 
gráfico.
Para calcularmos a 𝑇―1, basta dividir fazer 𝑇1 = 1
𝑇, e para ln(pv) basta aplicar o ln(pv) 
para os valores. Assim a tabela fica:
T (°C) T (K) Δhlíq 
(cm)
Δhgás 
(cm)
Var/10⁵ 
(m³) par (Pa) nar mol Pv ( Pa) T⁻¹ (K⁻¹) ln(pv)
0 273,15 31,00 14,00 0,89 90672,65 - 0,00366 -
50 323,15 24,90 20,10 1,28 74576,06 15053,25 0,00309 9,62
55 328,15 23,90 21,10 1,34 72339,05 17395,69 0,00305 9,76
60 333,15 22,50 22,50 1,43 68819,10 21059,5 0,003 9,95
65 338,15 21,00 24,00 1,53 65286,47 24739,28 0,00296 10,12
70 343,15 17,70 27,30 1,74 58255,90 32092,13 0,00292 10,38
75 348,15 13,70 31,30 2,00 51421,13 39314,5 0,00287 10,58
80 353,15 7,60 37,40 2,39 43648,22
35,53
47673,03 0,00283 10,77
O nosso gráfico 𝑙𝑛(𝑝𝑣) em função de 𝑇―1 fica:
13
Para achar a equação da reta, usamos regressão linear
𝑎 =
𝑛 ∑ 𝑥𝑙𝑦𝑙 ― ∑ 𝑥𝑙 ∑ 𝑦𝑙
𝑛 ∑ 𝑥2
𝑙 ― ( ∑ 𝑥𝑙)²
𝑏 =
∑ 𝑦𝑙 ― 𝑎 ∑ 𝑥𝑙
𝑛
Onde n é o número de pontos, 𝑥𝑙 e 𝑦𝑙 são os valores individuais 𝑇―1e ln (𝑝𝑣) respectivamente.
𝑥𝑙 = 0,02072 𝑠𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑇―1
𝑦𝑙 = 71,18 𝑠𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 ln(𝑝𝑣)
𝑥2
𝑙 = 6,13844.10―4 𝑠𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑇―1
𝑥𝑙𝑦𝑙 = 0,21045 𝑠𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑇―1𝑒 ln (𝑝𝑣)
(𝑥𝑙)² = 0,00043 𝑠𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑥𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑜
Substituindo, temos que “a” vale:
𝑎 = ―4520,68
Substituindo para b:
𝑏 = 23,55
9.4
9.6
9.8
10
10.2
10.4
10.6
10.8
11
0.0028 0.00285 0.0029 0.00295 0.003 0.00305 0.0031 0.00315
ln(pv) x T-1
ln
(p
v)
T-1 (K)
14
Então a equação da reta é:
ln(𝑝𝑣) (𝑇―1) = ―4520,68.𝑇―1 + 23,55
Comparando com a equação de Clausius – Clapeyron:
ln(𝑝𝑣) = ―
Δ𝐻𝑣
𝑅 𝑇―1 + 𝑐
―
Δ𝐻𝑣
𝑅 = ―4520,68
Δ𝐻𝑣 = 4520,68 𝑅
Δ𝐻𝑣 = 4520,95 ∗ 8,314 = 37854 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙
• Qual é a importância de medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos?
Medir a pressão atmosférica antes de iniciar os cálculos é importante para garantir que 
os valores de pressão utilizados sejam corretos, já que a pressão atmosférica afeta diretamente 
a pressão de vapor da substância e, consequentemente, a precisão dos resultados experimentais. 
Sem essa medição, o experimento poderia apresentar erros significativos devido a variações na 
pressão ambiental.
• Explique por que é necessário resfriar a água a 0 °C antes de iniciar o 
aquecimento?
Resfriar a água a 0 °C antes do aquecimento serve para padronizar as condições iniciais 
do experimento. Esse procedimento garante que a água esteja em um estado conhecido antes 
de iniciar o aquecimento, o que melhora a precisão dos resultados e permite uma análise mais 
comparável e controlada das mudanças de temperatura e de fase.
• Como a posição da régua graduada influencia na coleta dos dados experimentais?
A posição da régua graduada influencia diretamente na coleta de dados experimentais, 
uma vez que leituras incorretas podem resultar de posicionamentos inadequados da régua ou do 
observador. Garantir uma leitura precisa da altura, volume ou outro parâmetro é essencial para 
minimizar erros sistemáticos que poderiam afetar os cálculos e as conclusões do experimento.
Qual é a fórmula utilizada para calcular o volume do gás e como os dados experimentais 
são aplicados nessa fórmula?
15
Para calcular o volume do gás, a fórmula aplicada geralmente é derivada da equação dos 
gases ideais,𝑉 = 𝑛𝑅𝑇
𝑃 . Os dados experimentais, como a temperatura, pressão e quantidade de 
substância, são inseridos nessa fórmula para calcular o volume do gás de forma precisa.
O erro percentual entre as entalpias é
𝜖 =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 ― 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜 × 100
• Qual foi a porcentagem de erro entre o valor experimental e o valor tabelado da 
entalpia de vaporização? Explique possíveis causas para essa diferença.
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙= 37585 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜 = 40790 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙
Então
𝝐≅𝟕,𝟖𝟔%
A diferença entre os valores pode ser causada por diversos fatores, como imprecisões 
na medição da temperatura, erros ao medir a pressão ou volume, perda de calor para o ambiente, 
além de variações na pressão atmosférica local e possíveis desvios nos equipamentos utilizados 
no experimento.
Algumas imagens do experimento:
16
17
18
2.3 DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS
Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3
Massa da água fria (m1) (g) 48,50 45,80 46,00
Massa da água quente (m2) (g) 72,00 70,00 69,50
Temperatura da água fria (T1) (°C) 25,00 25,20 25,30
Temperatura da água quente (T2) 
(°C) 63,00 62,50 64,00
Temperatura de equilibro (Tf) (°C) 55,00 54,80 56,20
Calor específico da água (cal/g.° C) 0,7125 0,7735 0,7936
Calor específico médio da água 
(Cal/g° C) 0,7599
1.Considerando que o calor liberado pela água quente deve ser igual ao calor absorvido 
pela água fria e pelo calorímetro (𝑄𝑐 + 𝑄𝑅 = 0), e que estamos trabalhando com um calorímetro 
não adiabático, com capacidade calorífica diferente de zero, calcule o calor específico da água.
C =9,2151 cal/°C
𝑐 =
𝐶(𝑇2 ― 𝑇𝑓
𝑚1(𝑇2 ― 𝑇𝑓) =
9,2151(55 ― 25)
48,5(63 ― 55) ≅0,7125
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
𝑐 =
𝐶(𝑇2 ― 𝑇𝑓
𝑚1(𝑇2 ― 𝑇𝑓) =
9,2151(54 ― 25,2)
45,8(62,5 ― 54,8) ≅0,7735
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
𝑐 =
𝐶(𝑇2 ― 𝑇𝑓)
𝑚1(𝑇2 ― 𝑇𝑓) =
9,2151.(56,2 ― 25,3)
46,0(64 ― 56,2) ≅0,7936
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
O erro percentual comparado a tabela é:
% =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 ― 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑜
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑜 × 100
% =
0,7125 ― 1,00
1,00 × 100 = 28,7%
% =
0,7735 ― 1,00
1,00 × 100 = 22,7%
% =
0,7936 ― 1,00
1,00 × 100 = 20,6%
19
Pode ter dado diferença por alguns motivos, se o calorímetro ou o sistema de isolamento 
térmico não forem perfeitamente adiabáticos, uma parte do calor liberado pela água quente pode 
se perder para o ambiente ao invés de ser transferido para a água fria. Isso resulta em uma menor 
quantidade de calor disponível para o cálculo do equilíbrio térmico, o que faz com que o valor 
calculado do calor específico seja menor.
Também pode ter ocorrido alguns erros na medição das temperaturas podem ter um 
impacto significativo. Por exemplo, se a temperatura da água quente ou a temperatura de 
equilíbrio não forem medidas corretamente (seja por atraso ou incerteza na leitura do 
termômetro), isso afeta o cálculo da variação de temperatura e, consequentemente, o valor final 
do calor específico.
Observando a massa, pequenos erros na medição da massa de água quente e água fria ) 
também podem influenciar o resultado. Se a massa da água não for medida com precisão, o 
calor calculado transferido entre as duas amostras de água pode ser incorreto.
Claro, também temos que levar em conta o processo manual de realizar o experimento 
, que pode levar a erros humanos, como atraso no momento de medição das temperaturas ou 
até mesmo a leitura incorreta de instrumentos.
Nota-se também, se os instrumentos utilizados para medir a temperatura e a massa não tiverem 
precisão adequada, haverá incerteza nos valores medidos. Isso pode resultar em cálculos menos 
precisos do calor específico.
Para o segundo experimento, temos:
Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3
Massa da água fria (m1) (g) 46,36 45,58 46,46
Massa da água quente (m2) (g) 75,63 79,60 76,52
Temperatura da água fria (T1) (°C) 25,50 25,50 25,50
Temperatura da água quente (T2) 
(°C) 70,30 70,40 70,40
Temperatura de equilibro (Tf) (°C) 63,50 64,00 63,60
Calor específico da água (cal/g.° C) 0,580 0,580 0,579
Calor específico médio da água 
(Cal/g° C) 0,579
O cálculo para o calor específico, fica:
20
𝑄 = 𝑚1𝑐Δ𝑇 = 46,36 ∗ 0,58 ∗ 44,8 = 1204,61 
𝐶 =
𝑄
Δ𝑇 =
1204,61
44,8 = 26,44
𝑐 =
𝐶
𝑚 =
26,88
46,36 ≅0,58
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
𝑄 = 𝑚1𝑐Δ𝑇 = 45,58 ∗ 0,58 ∗ 44,9 = 1186,99
𝐶 =
𝑄
Δ𝑇 =
1186,99
44,9 = 26,44
𝑐 =
𝐶
𝑚 =
26,44
45,58 ≅0,58
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
𝑄 = 𝑚1𝑐Δ𝑇 = 46,46 ∗ 0,58 ∗ 44,9 = 1209,91
𝐶 =
𝑄
Δ𝑇 =
1209,91
44,9 = 26,94
𝑐 =
𝐶
𝑚 =
26,94
46,46 ≅0,58
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
O erro percentual fica:
% =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 ― 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑜
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑜 × 100
% =
0,58 ― 0,58
0,58 × 100 = 0%
% =
0,58 ― 0,58
0,58 × 100 = 0%
% =
0,58 ― 0,58
0,58 × 100 = 0%
Não houve discrepância entre o resultado calculado e o tabelado, claro, houve alguns 
arredondamentos para que o valor calculado fosse 0,58 cal/g°C, mas da mesma forma, a 
diferença percentual seria mínima.
21
Algumas fotos do experimento:
22
1. Qual é a importância de tarar a balança antes de medir a massa do líquido? 
Tarar a balança antes de medir a massa do líquido é fundamental para eliminar o peso 
do recipiente onde o líquido está sendo medido, como um béquer. Ao tarar a balança, ajusta-se 
o ponto zero da medição, garantindo que a leitura obtida corresponde apenas à massa do líquido, 
sem influências externas. Isso garante que o valor da massa usado no cálculo do calor específico 
ou outras propriedades seja preciso e não inclua o peso do recipiente, o que resultaria em um 
erro significativo nos cálculos de energia transferida.
2. Explique por que é necessário agitar o líquido no calorímetro antes de medir a 
temperatura final. 
Agitar o líquido dentro do calorímetro é necessário para garantir uma distribuição 
uniforme de temperatura entre as partes do líquido. Se o líquido não for agitado, é possível que 
ocorram gradientes de temperatura, ou seja, uma parte do líquido pode estar mais quente ou 
mais fria que outras, levando a uma leitura incorreta da temperatura de equilíbrio. O objetivo 
da agitação é assegurar que todo o sistema tenha a mesma temperatura, garantindo que a leitura 
seja precisa e reflita o verdadeiro estado de equilíbrio térmico.
3. Como a capacidade calorífica do calorímetro influência nos resultados do 
experimento?
A capacidade calorífica do calorímetro (CCC) tem um impacto direto nos resultados, 
pois representa a quantidade de calor que o próprio calorímetro absorve ou libera durante o 
experimento. Se o calorímetro não for adiabático, ou seja, se ele absorver ou perder calor para 
23
o ambiente, essa quantidade de calor deve ser levada em consideração nos cálculos para evitar 
erros. Ignorar a capacidade calorífica do calorímetro pode resultar em um valor subestimado ou 
superestimado do calor trocado pelo líquido, comprometendo a precisão do cálculo do calor 
específico. Portanto, a correta consideração da capacidade calorífica do calorímetro é essencial 
para obter resultados confiáveis.
Em suma, tarar a balança, agitar o líquido e considerar a capacidade calorífica do 
calorímetro são passos críticos para garantir a exatidão e precisão dos resultados em 
experimentos de calorimetria. Esses fatores ajudam a minimizar erros experimentais e fornecer 
uma leitura mais precisa das propriedades térmicas do sistema em estudo.
2.4 REAÇÕES ENDOMÉRMICAS E EXOTÉRMICAS
1. Por que houve um aumento brusco na temperatura após a adição do dióxido de 
manganês (MnO₂)?
O aumento brusco de temperatura após a adição de MnO₂ é devido à natureza catalítica 
dessa substância. O MnO₂ age como um catalisador na decomposição do peróxido de 
hidrogênio (H₂O₂), acelerando a reação sem ser consumido. A decomposição do H₂O₂ é uma 
reação exotérmica, ou seja, libera energia na forma de calor. A fórmula da reação é:
2𝐻2𝑂2𝑔𝑙→2𝐻2𝑂𝑙 + 𝑂2𝑔 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟)
Essa liberação de energia aumenta rapidamente a temperatura do sistema.
A tabela de aumento de temperatura ficou da forma:
Volume 
(ml)
T inicial 
°C T final °C
40 2,5 4,0
42 2,5 4,0
45 2,5 4,2
O calor liberado é:
𝑄 = 𝑚𝑐Δ𝑇
c=4,18 J/g°C e 1 ml = 1 g
24
𝑄1 = 40 ∗ 4,18 ∗ 1,5 = 251,2 𝐽
𝑄2 = 42 ∗ 4,18 ∗ 1,5 = 263,8 𝐽
𝑄3 = 45 ∗ 4,18 ∗ 1,7 = 319,8 𝐽
2. O que aconteceria com as temperaturas finais caso fosse adicionado 1,5 g de 
dióxido de manganêsao invés de 1 g?
Se a quantidade de MnO₂ fosse aumentada para 1,5 g, a temperatura final provavelmente 
aumentaria mais rapidamente, pois haveria mais catalisador disponível para acelerar a 
decomposição do H₂O₂. No entanto, o valor máximo de temperatura pode não ser 
significativamente maior, uma vez que a quantidade de calor liberada depende principalmente 
da quantidade de H₂O₂ decomposta, e não diretamente da quantidade de catalisador. O MnO₂ 
acelera a reação, mas não altera o total de energia liberada, que é governado pela quantidade de 
peróxido de hidrogênio presente.
3. Por que é importante medir a temperatura inicial da solução no calorímetro 
antes de adicionar o catalisador?
Medir a temperatura inicial da solução é fundamental para determinar o aumento total 
de temperatura causado pela reação. Sem essa medida, não seria possível calcular com precisão 
a quantidade de calor liberada, pois o calor gerado pela reação é obtido pela diferença entre a 
temperatura final e a inicial.
4. Explique a razão para agitar o calorímetro após adicionar o dióxido de 
manganês.
A agitação do calorímetro após a adição do dióxido de manganês garante que a mistura 
seja homogênea. Isso assegura que o peróxido de hidrogênio entre em contato com o MnO₂ de 
maneira uniforme, permitindo que a reação ocorra de forma eficiente em toda a solução e que 
a medição da temperatura seja representativa do sistema como um todo.
5. Como a quantidade de dióxido de manganês adicionada pode influenciar nos 
resultados do experimento?
A quantidade de MnO₂ influencia na taxa da reação. Como o MnO₂ é um catalisador, 
ele acelera a decomposição do H₂O₂. Aumentar a quantidade de MnO₂ pode acelerar a reação, 
mas não necessariamente aumentará a quantidade total de calor liberado, já que isso depende 
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da quantidade de H₂O₂ disponível. Uma quantidade maior de catalisador pode reduzir o tempo 
necessário para alcançar a temperatura final.
6. Qual é a fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada na 
reação, e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula?
fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor liberada é:
𝑸 = 𝒎.𝒄.𝚫𝑻
Algumas imagens do experimento:
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27
28
3 CONCLUSÃO
A aula prática de termodinâmica permitiu aos alunos consolidar conhecimentos sobre 
medições de temperatura e a importância da calibração de termômetros. Os experimentos 
realizados demonstraram a relação entre a altura da coluna líquida no termoscópio e a 
temperatura, proporcionando uma compreensão mais profunda sobre a construção e uso de 
escalas termométricas. Além disso, o uso de gráficos para representar os dados experimentais 
e a aplicação da equação termométrica contribuíram para a análise crítica dos resultados, 
possibilitando a identificação de discrepâncias e fontes de erro.
Ao final, os alunos foram capazes de aplicar os conceitos teóricos na prática, adquirindo 
habilidades essenciais para a interpretação de dados experimentais e a realização de medições 
precisas, que são fundamentais em contextos profissionais de engenharia e ciências aplicadas. 
Esse aprendizado prepara os alunos para enfrentar desafios na utilização e manutenção de 
instrumentos de medição, bem como na otimização de processos industriais que dependem de 
controle térmico.
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REFERÊNCIAS
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.