Determinação da constante de calorímetro

CALORIMETRIA

INTRODUÇÃO
A calorimetria é o estudo das transferências de energia térmica durante um processo, seja ele físico ou químico (ATKINS, 2006). Tal estudo tem por base as leis da termodinâmica, em especial a Lei Zero e a Primeira Lei. A Lei Zero é uma formalização do conceito de equilíbrio térmico e é a base de todas as formas de medição de temperatura, enquanto a Primeira Lei pode ser descrita como o Princípio da Conservação da Energia.
O objetivo deste experimento é utilizar a Primeira Lei da Termodinâmica para determinar a massa equivalente de água que o calorímetro representa. Esta quantidade possui importância devido ao fato de que pode ser utilizada para substituir a capacidade calorífica verdadeira do calorímetro em cálculos calorimétricos posteriormente realizados, desde que utilize-se o mesmo calorímetro nos experimentos. Neste experimento utilizou-se um frasco de
Dewar como calorímetro, que é, essencialmente, uma garrafa térmica com orifícios para inserção do termômetro, que reduz as transferências de energia do sistema para as vizinhanças, minimizando as imprecisões do experimento.
Para determinar a massa de água equivalente do calorímetro, pode-se considerar como sistema as paredes internas do calorímetro e o conteúdo do mesmo, dessa maneira, para este sistema a Primeira Lei pode ser expressa da seguinte maneira, considerando que não houve realização de trabalho:
𝑄 𝐻2 𝑂,𝐴𝐷 = 𝑄 𝐻2 𝑂,𝐶𝐴𝐿 + 𝑄 𝐶𝐴𝐿

(1)

Onde: QH2O,AD é o calor da água adicionada ao calorímetro, QH2O,CAL é o calor da água já existente no calorímetro e QCAL é o calor do calorímetro.

Utilizando a conhecida relação (obtida a partir da Primeira Lei e da definição de capacidade calorífica):
𝑄 = 𝑚 × 𝐶 × ∆𝑇

(2)

Onde: m é a massa do sistema, C sua capacidade calorífica específica e ΔT a variação de temperatura observada.
Substituindo os calores de (1) pela expressão em (2):
𝑚 𝐻2𝑂,𝐴𝐷 × 𝐶 𝐻2𝑂 × (𝑇 𝑓,𝐴𝐷 − 𝑇𝑖,𝐴𝐷 ) = 𝑚