AVALIAÇÃO DAS TROCAS DE CALOR EM UM PROCESSO FÍSICO-QUÍMICO A PARTIR DA CONFECÇÃO DE UM CALORÍMETRO ALTERNATIVO

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Pavao, D.P. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO) ; Bezerra, F.B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO) ; Silva, R.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO) ; Moraes Junior, W.L.P. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO) ; Costa, C.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO) ; Vieira, I.R.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO) ; Costa, M.C.P. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHAO)

Resumo

Determinou-se experimentalmente o calor de combustão da amêndoa de caju (Anacardium occidentale) crua, a partir da confecção de um calorímetro alternativo. O experimento baseou-se no fornecimento de calor gerado a partir da combustão das amêndoas para o aquecimento de água líquida com o registro da variação da temperatura. O experimento alternativo mostra ser uma ferramenta útil no ensino de ciências do nível médio, visando despertar a construção do conhecimento associando a teoria à prática.

Palavras chaves

Troca de calor; Anacardium occidentale; calorímetro alternativo

Introdução

A calorimetria consiste no estudo da troca de calor durante um processo físico, químico e físico-químico. Uma das categorias de reações químicas que podem ter o calor envolvido é a combustão de uma substância, determinada pela quantidade de energia liberada na queima desta na presença de oxigênio também por meio de um calorímetro alternativo (SILVA et al., 2010). Por sua vez, a caloria é a quantidade de energia necessária para elevar em 1 °C ou 1 K a massa de 1,0 g de água. Assim, a quantidade de calorias depende da constituição do alimento (FOGAÇA, 2012). Para se determinar experimentalmente a quantidade de calor liberado pelo alimento, usa-se um aparelho denominado calorímetro. Estes aparelhos são complexos e construídos para que não ocorram trocas de calor entre o interior e o ambiente externo (BROWN et al., 2005; FOGAÇA, 2012). A variação da temperatura (∆T) observada no calorímetro é proporcional ao calor que a reação libera ou absorve (ATKINS& PAULA, 2002). Com base nestes conceitos, o objetivo deste trabalho foi determinar experimentalmente o calor de combustão da amêndoa de caju (Anacardium occidentale) a partir da confecção de um calorímetro alternativo, como ferramenta útil no ensino de ciências do ensino médio.

Material e métodos

Inicialmente pesou-se a massa da amêndoa de caju crua, em balança analítica (Marca: Shimadzu, mod. A Y 220). Para a montagem do calorímetro alternativo, utilizou-se uma cápsula de porcelana apoiada em uma garra anelar, conectada a um suporte universal, e um termômetro para aferição da temperatura (Figura 1 A). A amêndoa foi fixada em uma haste de metal, a qual foi acoplada a uma tampa rolha (Figura 1 B). Adicionaram-se 50 mL de água na cápsula e com o termômetro verificou-se a temperatura da água no início (Ti) do experimento. Em seguida, com o auxílio de um Bico de Bunsen, a amêndoa, em chama, foi colocada embaixo da cápsula até que a chama consumisse todo o material. Por último, verificou-se a temperatura ao final (Tf) do experimento.

Resultado e discussão

Neste experimento, partiu-se do entendimento que, ao se queimar uma amostra da amêndoa, é possível determinar o calor recebido (q) por uma determinada massa de água (m), medindo-se a variação da temperatura (∆T). Assim é possível, calcular o calor de combustão do material, usando-se a relação qcedido= qrecebido. O calor absorvido pelo calorímetro alternativo (cápsula com água e termômetro), para efeito de simplificação de cálculo, foi exclusivamente relacionado ao calor absorvido pela água (qrecebido = mágua.cágua.∆Tágua= 50 g. 1 cal g-1ºC-1. 41ºC = 2050 cal). Portanto, aproximadamente igual ao calor liberado pela queima de 1,647 g de castanha de caju. Com esse valor, foi calculado o calor de combustão da amêndoa = 2050 cal/1,647 g = 1244,7 cal g-1 = 1,245 kcal g-1. Câmara (2010) informa o valor calórico de 100 g de amêndoa de caju crua (Anacardium occidentale), 553 kcal, portanto 5,530 kcal g-1. A diferença de resultados reside na simplificação de cálculos realizada neste trabalho. Apesar disso, o experimento aqui proposto é útil para que os alunos de ciências do ensino médio tenham ideia da ordem de grandeza do valor calórico da amêndoa de caju crua.

(A) Montagem e execução do calorímetro alternativo. (B) Fixação da amêndoa de Anacardium occidentale haste de metal acoplada a uma rolha.

Conclusões

O experimento mostra-se como uma ferramenta útil no ensino de ciências, visando despertar de maneira agradável a construção do conhecimento, associando a teoria à prática.

Agradecimentos

Ao entusiasmo manifestado pelos alunos, que permitiu a produção deste trabalho.

Referências

ATKINS, P.; PAULA, J. Físico-Química. 7ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
BROWN, T. L.; LEMAY, E.; BURTSTEN, B. E. Química: a ciência central. Tradução de Robson Matos. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
CAMARA, C. R. S. Indicadores de qualidade de amêndoas de castanha de caju em pedaços durante o processo industrial.Dissertação (Mestrado) – Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal do Ceará, 2010.

FOGAÇA, J. Brasil Escola.http://brasilesco.la/b120716. Acesso em 28 de julho de 2014.
MORAIS JUNIOR, W. L. P. Coletânea de experimentos de termoquímica aplicáveis no ensino médio. Monografia (Graduação) – Curso de Química Licenciatura, Universidade Estadual do Maranhão, 2013.

SILVA, A. M. da; FELTRIN, A. C. P.; LOPES, A. M.; KEMMERICH, C.; BENINI, G.; OLIVEIRA, J. S. de; MARTINS, M. M. Entalpia de combustão de castanha do Pará: proposta de experimento de termoquímica. XIV Simpósio de Estudo, Pesquisa e Extensão: Responsabilidade Socioambiental. Santa Maria-RS, 2010.