Este relatório descreve um experimento para calcular o calor de fusão do 1,4-dioxano através da medição da variação de temperatura durante o processo de fusão. Amostras de 1,4-dioxano sólido foram aquecidas em um calorímetro e a temperatura foi monitorada até completar a fusão. Usando os dados de temperatura coletados, o calor absorvido durante a fusão foi calculado e usado para determinar o calor de fusão do composto, que foi encontrado para ser aproximadamente 12.332,46 J, próximo ao

1. Relatório da 1ª aula prática de Físico-Química II
“CÁLCULO DE CALOR DE FUSÃO DE UMA SUBSTÂNCIA PURA”
Profª.: Bruno Cavalcante Di Lello.
Grupo : Carla Alessandra Morais, Emerson Rodrigues e Flavia Teixeira
Data de realização da aula prática: 03/11/2016
Data de entrega do relatório: 17/11/2016
IFRJ-Campus Nilópolis

2. I- Introdução
Substâncias puras são todas substâncias constituídas por moléculas quimicamente
equivalentes, podem ser simples ou compostas. As substâncias compostas são formadas pela
combinação de átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, por exemplo, HCl
(ácido clorídrico) ou um dos exemplos mais adotados pela literatura, a molécula de água
H2O. As substâncias simples por sua vez, são constituídas por átomos de um mesmo elemento
químico (mesmo tipo de átomos).
Figura 1
As substâncias puras normalmente apresentam as seguintes características: unidades
estruturais (moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si, composição fixa o
que remete propriedades fixas como densidade, ponto de ebulição e fusão e etc.
Durante o processo de aquecimento de substâncias puras, ao atingir o ponto de fusão
ou de ebulição, a temperatura da substância deixa de aumentar, mesmo que continue o
aquecimento. Quando toda a substância tiver sofrido a mudança de estado físico observa-se
que a temperatura volta a aumentar.
Exemplo de variação da temperatura quando aquecemos uma amostra de água pura.

3. Gráfico 1
Gráfico 2
Como pode ser observado nos gráficos anteriores, em determinado momento do
processo de ebulição e fusão da água pura, temos um traço identificando em qual instante a
temperatura está constante.

4. A substância pura utilizada neste experimento é o 1,4 dioxano, representado pela
fórmula molecular C4H8O2, geralmente usado como solvente ou reagentes para análise.
Possui ponto de fusão de 12ºC e ponto de ebulição igual a 101,5 º C.
Figura 2
A termodinâmica é o estudo das mudanças nas condições (estado) das substâncias
puras ou de misturas a partir de alterações em sua temperatura, pressão e estado de agregação.
Observa-se que para um fluido sofrer uma mudança de estado (ou mudança de fase),
energia deve ser fornecida para as moléculas do fluido quando elas passam do estado sólido
para o líquido, do estado líquido para o gasoso ou do estado sólido para o gasoso. Por outro
lado, energia deve ser removida das moléculas do fluido quando elas fazem o caminho
inverso, ou seja, passam do estado gasoso para o líquido, do estado líquido para o sólido ou
do estado gasoso para sólido.
Durante a mudança de estado, conforme energia vai sendo fornecida para as
moléculas a entalpia do sistema aumenta, porém a temperatura do fluido permanece
constante. A temperatura do fluido só voltará a aumentar quando todas as moléculas do fluido
tiverem mudado de estado (Figura 3)

5. Variação da entalpia e da temperatura durante as mudanças do estado físico da matéria.
A partir da Segunda Lei da Termodinâmica temos o conceito de entropia (medida da
desordem da matéria e da energia usada na termodinâmica) definida pela seguinte expressão:
∆S= dq/ T
No processo de fusão, como a transição de fase ocorre a pressão constante, pode-se
identificar o calor transferido por mol de substância como sendo a entalpia de fusão(∆Hfus).
Assim, a entropia de fusão ∆Sfus, variação de entropia por mol de substância, na temperatura
de fusão é:
∆Sfus= ∆Hfus / Tf
Todas as entalpias de fusão são positivas,pois a fusão é endotérmica ou seja, absorve
calor. Logo, todas as entropias de fusão também são positivas, a desordem aumenta na fusão.
II- Materiais e Reagentes

6.  4 Cabos de conexão, 500mm de comprimento, preto;
 Calorímetro transparente;
 Unidade Básica do Cobra 3;
 Fonte de Alimentação 12 V/2 A;
 Fonte de Alimentação Universal;
 Cabo de dados, RS232;
 Módulo de Medição de temperatura Pt 100;
 Software Cobra 3 Temperatura;
 Resistência de Aquecimento com terminais;
 Medidor de trabalho e potência;
 Agitador magnético com aquecimento;
 Barra de agitação magnética, l=30 mm, oval;
 Separador para barras magnéticas;
 Suporte universal, c=50 mm, Rosca M10;
 Garra de ângulo reto;
 Garra universal;
 Balança de laboratório com saída de dados, 800/1600/3200 g;
 Tubo de ensaio, 30/200 mm. Duran, PN 29;
 Rolha de borracha 26/32;
 Frasco de Dewar, 500 ml;
 Pipetas Pasteur;
 Bulbos de borracha;
 Pisseta com água, 500 ml;
 1,4-Dioxano, 1000 ml;
 Água destilada, 5 l;
 Pc, Windows® 95 ou superior.
III- Procedimento Experimental
Utilizando-se os equipamentos supracitados, procedeu-se com a montagem dos
mesmos conforme descrito na Figura 1. Após, conectou-se o sensor de temperatura ao
terminal T1 do módulo de medição. Executou-se posteriormente o programa Measure no
sistema operacional Windows, a opção Temperatura foi selecionada. Posteriormente,
ajustaram-se os parâmetros de configuração apresentados no manual Cobra de utilização do
aparelho. NA opção Diagram selecionou-se a temperatura T0a, a faixa apropriada de
temperatura e configurou-se X bounds como auto range. Depois de efetuar a configuração,
pressionou-se continue para alcançar o campo de registro dos valores medidos.

7. Figura1 – Montagem do Equipamento
Finalizada a configuração e montagem do equipamento pesou-se 44,05 g de 1,4-
dioxano (0,5 mol) em um tubo de ensaio. Preencheu-se então o Frasco de Dewar com 300 g
de gelo e 100 ml de água gelada. Colocou-se o tubo de ensaio dentro da mistura até que o
composto se solidificasse. Enquanto isso se preparou o calorímetro adicionando 850 g de
água destilada. Colocou-se o agitador magnético e a barra de agitação, inseriu-se a resistência
de aquecimento e o sensor de temperatura nas posições adequadas.
Quando o equilíbrio de temperatura for alcançado, cerca de 10 minutos, iniciou-se a
medição pressionando o botão Start measurement. Após 4 minutos, retirou-se o tubo de
ensaio do frasco de Dewar, secaram-se suas laterais e inseriu-se o tubo no calorímetro.
Deixou-se o nível de água 1 centímetro acima do nível do 1,4-Dioxano para que o composto
recebesse o calor somente proveniente da água. Seguida a fusão do Dioxano, continuou-se
com a medição da temperatura por mais 5 minutos. Forneceu-se então 10 V ao medidor de
trabalho e potência para o aquecimento elétrico. Pressionou-se o botão Reset e então se
colocaram os terminais livres da resistência de aquecimento no cabo de conexão e nos
conectores de saída.
Posterior à determinação do calor Qtotal envolvido na fusão, fez-se o mesmo
procedimento acima com o tubo de ensaio vazio, objetivando determinar a capacidade
térmica do mesmo.
IV- Resultados e Discussão

8. A fusão é caracterizada como a passagem de uma substância no estado de agregação
sólido para o líquido, tal processo, à pressão constante, envolve absorção de energia, ou seja,
faz-se necessário fornecer energia (calor) ao meio. À medida que o calor é cedido, ocorre o
aumento da temperatura, que continuará aumentando até que se atinja o ponto de fusão. Nesta
específica faixa de temperatura, a concessão de energia continuará, porém a temperatura
permanecerá estável, tal fato é justificado pelo consumo de energia envolvido na
transformação de fases (rompimento do retículo cristalino ou mudança das interações
intermoleculares). Durante esta etapa coexiste sólido e líquido.
Para o processo de vaporização ou condensação o raciocínio é o mesmo acima,
considerando um processo isobárico (pressão constante). Caso houvesse pressões e
temperaturas distintas poder-se utilizar a equação Clapeyron-Clausius:
dT/dp = [T(VS – Vl)] / ΔFH
Onde: VS = Volume da substância sólida;
Vl = Volume da substância líquida.
Para processos reversíveis, a entropia da transição de fase é calculada de acordo com
a segunda lei da termodinâmica. A entropia de fusão pode ser determinada por:
9073 J
Q calorímetro + Q H2O = - (Q aquec. do dioxano sólido + ΔH fusão do dioxano + Q
aquec. do dioxano líquido + Q aquecimento do tubo)
-7735,67 J = - (0,5 x 147,6 x 25,3) + 0,5 x ΔH fusão do dioxano + 0,5 x 152,7 x
(20,95-16,25) + 670 J
 ΔH fusão do dioxano = 5965,1725 x2
 Desconsiderando o valor Q aquecimento do tubo, ΔH fusão do dioxano = 11930,345
Joules. Aproximadamente =11930 J .
 Sendo o Teórico ΔH fusão do dioxano= 12 800J
Percebeu-se que levando em consideração o valor Q de aquecimento do tubo, o valor
da entalpia de fusão do dioxano ficava muito diferente do padrão estabelecido pela literatura,
logo, ao desconsiderá-lo o percentual de erro foi somente de 6,79%. Acredita-se que o valor
Q de aquecimento do tubo é uma medida muito pequena, que devido às condições do
experimento não houve sensibilidade suficiente para tal precisão, logo ao desconsiderá-lo,
teve-se o resultado bem próximo do real.

9. V- Conclusão
Através do referente experimento, observou-se a fusão do 1,4 dioxano com o auxílio
das devidas aparelhagens. Por meio do cálculo do Q do calorímetro e Q da água obteve-se a
entalpia de fusão do dioxano chegando ao resultado de 12.332,46 J, valor viável já que diante
das condições de elaboração do mesmo, não há precisão.
VI- Referências Bibliográficas
 ATIKINS, P. JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e
o meio ambiente. 5ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2012;
 CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química. 14ª ed. Rio de Janeiro: LTC,
2007.
 BRADY, J.E; HUMISTON, G.E. Química Geral. Volume 2. 2ªEd. São Paulo : LTC,
1986.