Calorimetria: construção de um calorímetro para análises de trocas de calor em reações químicas

Abstract

Este trabalho tem como objetivo a construção e calibração de um calorímetro caseiro utilizando materiais de baixo custo e fácil acesso. A experimentação é uma prática essencial no ensino da Química, e a construção de equipamentos simples, como o calorímetro caseiro, oferece uma alternativa acessível para compreender melhor os fenômenos térmicos envolvidos em reações químicas em estudos de calorimetria. O calorímetro foi desenvolvido para permitir a medição da entalpia de substâncias, sendo especialmente útil em reações em meio aquoso, como reações de neutralização ácido-base entre ácido nítrico (HNO₃) e hidróxido de sódio (NaOH). O trabalho foi realizado em duas etapas: a primeira consistiu na montagem e calibração do calorímetro, com testes para determinar sua capacidade térmica. Na segunda etapa, foram realizadas medições de calor e determinação da entalpia em reações químicas de neutralização entre um ácido forte e uma base forte. Este estudo mostrou que, embora o calorímetro caseiro seja menos preciso que os equipamentos laboratoriais profissionais, ele proporciona uma alternativa viável e eficaz para experimentos de calorimetria, possibilitando o aprendizado de conceitos fundamentais de energia térmica e entalpia de forma acessível e prática.

This work aims to construct and calibrate a homemade calorimeter using low-cost and easily accessible materials. Experimentation is an essential practice in the teaching of Chemistry, and the construction of simple equipment, such as the homemade calorimeter, provides an affordable alternative to better understand the thermal phenomena involved in chemical reactions in calorimetry studies. The calorimeter was developed to allow the measurement of enthalpy of substances, being especially useful in aqueous reactions, such as acid-base neutralization reactions between nitric acid (HNO₃) and sodium hydroxide (NaOH). The work was carried out in two stages: the first involved assembling and calibrating the calorimeter, with tests to determine its thermal capacity. In the second stage, heat measurements were taken and enthalpy was determined in chemical reactions such as neutralization reactions, between a strong acid and a strong base. This study showed that although the homemade calorimeter is less accurate than professional laboratory equipment, it provides a viable and effective alternative for calorimetry experiments, enabling the learning of fundamental concepts of thermal energy and enthalpy in an accessible and practical way.