Suporte Universal Termômetro de Mercúrio Agitador Magnético com aquecimento

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na água, preso com auxílio da garra, de maneira a deixar o bulbo do termômetro sem tocar o fundo do béquer, aguardou-se 1 minuto e aferiu-se a temperatura da água, onde obteve-se o valor, considerando o desvio avaliado, de 26 ºC ± 0,05, após aferição introduziu-se a barra magnética no líquido e ligou-se o agitador magnético e o aquecedor, em 300 ºC. A partir do experimento iniciado disparou-se o cronômetro e, a cada 2 minutos, anotou-se a temperatura indicada pelo termômetro.

Os valores anotados, a partir do monitoramento do aquecimento da água, estão apresentados na tabela 2.

A tabela foi feita demonstrando os valores de temperatura anotados a cada 2 minutos. E ao estabilizar aguardou-se mais cinco minutos confirmando a estabilidade.

Tabela 2 – Valores de aquecimento

t/min T / ºC (±0,05)

0 26

2 33

4 50

6 67

8 82,5

10 93

12 96

14 96

19 96

Fonte: Produção Pessoal, 2015

Observa-se que ocorreu um aumento na temperatura significativo a cada dois minutos e que em pouco tempo a água atingiu a temperatura de ebulição, ou seja, passou do seu estado líquido para o gasoso, este tempo foi de 12 minutos.

Durante o aquecimento da água, observou-se a formação de um vórtice que foi ocasionado pela barra magnética em consequência do agitador magnético ligado, tal instrumento é utilizado a fim de obter um sistema de aquecimento completo, evitando o aquecimento de partes distintas que levarão a obtenção de maiores erros, desta forma, com a barra o resultado obtido é mais preciso e mais próximo do esperado. No início do aquecimento pode-se notar a formação de bolhas que são constituídas de gases antes dissolvidos na água como o oxigênio, tais bolhas são diferentes das que se desprenderam da água em ebulição, durante este processo as bolhas são de H2O(g), ou seja, são vapores d’água. A partir do processo de ebulição obtém-se a seguinte equação química:

H2O(l) H2O(g)

Desta forma tem-se a passagem da água do seu estado líquido para o estado gasoso.

Após 12 minutos de experimento, durante a ebulição da água, observou-se que a temperatura foi estabilizada a 96 ºC.

Devido à pureza da água e considerando a pressão de 1 atm é esperado que ocorra esta estabilidade na temperatura de 100 ºC. O valor encontrado difere do valor esperado devido às condições experimentais, onde ao nível do mar a ebulição ocorre a 100 ºC (pressão 1 atm) conforme descrito acima e como o experimento foi feito em Belo Horizonte, cidade situada acima do nível do mar, gerando assim uma pressão atmosférica diferente sendo está pressão menor, faz com que ocorra mudança no valor da temperatura de ebulição, desta forma pode-se dizer que em pressão menores para que ocorra a ebulição da água precisa-se de temperaturas também menores.

A estabilidade da temperatura ocorre quando à substância aquecida atinge à temperatura de ebulição, como ocorreu com a água, porém tal processo se dá somente em substâncias puras, desta forma diz-se que a água, pura, ao entrar em ebulição sua temperatura deixa de aumentar, mesmo se a mesma continuar sendo aquecida.

Já para substâncias impuras ou misturas, como por exemplo, água salgada, este processo é diferente, onde para que ocorra a ebulição necessita-se de uma temperatura superior a 100 ºC e em um intervalo de tempo maior e durante o processo de ebulição a temperatura não se mantém constante, desta forma quando se atinge a temperatura de ebulição, a temperatura da solução continua a aumentar, no entanto esse aumento é menos acentuado.

Para melhor entendimento, observando-se a figura 2 pode-se identificar a diferença do aquecimento da água pura para à água salgada, onde no gráfico 1 mostra as alterações do aquecimento da água pura e o gráfico 2 mostra as alterações do aquecimento da água salgada.

Figura 2 – Gráfico de aquecimento da água pura e da água salgada

Fonte: http://www.mundoeducacao.com/quimica/misturas-euteticas-azeotropicas.htm

Observa-se que no primeiro gráfico (água pura) ao atingir a temperatura de ebulição à temperatura se mantém constante, desta forma mesmo mantendo a água aquecida a temperatura permanece a mesmo, sendo esta 100 ºC a 1 atm. No segundo gráfico (água salgada) ao atingir a temperatura de ebulição ocorre uma variação na temperatura, a temperatura continua a aumentar, porém este aumento é reduzido, sendo esta representada como Δt.

Durante o aquecimento, conforme a temperatura da água aumenta, suas moléculas se movimentam mais rápido e se colidem com mais frequência, desta forma liberam mais moléculas de gás de vapor de água. Quando a água atinge a temperatura de ebulição a pressão de vapor se iguala com a pressão atmosférica, porém em certo período essa pressão (a pressão do vapor, que é a pressão da liberação das moléculas) se torna maior que a pressão atmosférica, fazendo assim, com que as moléculas de gás de vapor de água escapem na forma de bolhas.

Já na água salgada, os íons Na+ e Cl- estão presentes no sistema ocupando parte do espaço entre as moléculas de água e conforme a temperatura aumenta apesar das moléculas de água se movimentarem rapidamente, elas estão em menor quantidade, então ocorre menos colisões e a pressão do vapor é mais baixa comparada com a água pura na mesma temperatura. Sendo assim é preciso mais energia (temperatura) para que a pressão do vapor de água salgada se iguale a pressão atmosférica para posteriormente se tornar maior e começar a ferver (atingir a temperatura de ebulição).

Pode-se associar esta liberação de íons como sendo a entropia (desordem - que é a variação responsável pela ocorrência dos fenômenos) na água salgada, ou seja, os íons liberados na dissociação iônica causam uma desordem no sistema, desta forma já apresenta uma maior entropia, necessitando assim de uma menor evaporação que também é uma desordem, sendo assim para que ocorra a liberação de vapor vai necessitar de uma maior temperatura. Já a água pura necessita do aquecimento para atingir essa