Contextualização

A Química é uma ciência que se preocupa em entender a transformação da matéria, um de seus aspectos fundamentais é o estudo das reações químicas que ocorrem no universo. Nesse contexto, a entalpia surge como uma medida de calor envolvido em tais reações.

A entalpia, representada pela letra H, é uma função de estado termodinâmico que se relaciona intimamente com o conceito de energia interna. Ela considera a energia total de um sistema, incluindo a energia cinética, energia potencial e o volume do sistema. Em reações químicas, a diferença de entalpia entre os reagentes e os produtos (ΔH) é uma informação valiosa, pois indica a quantidade de energia que será liberada ou absorvida durante a reação, permitindo classificá-las em exotérmicas (liberam energia, ΔH é negativo) ou endotérmicas (absorvem energia, ΔH é positivo).

Por exemplo, quando acendemos um fósforo, um processo exotérmico acontece, onde a energia inicialmente contida nos reagentes (o fósforo e o oxigênio do ar) é liberada na forma de calor (e luz), tornando a entalpia final menor que a inicial. Assim, a entalpia é uma medida direta da 'quantidade de fogo' que uma reação é capaz de produzir.

A entalpia se manifesta de várias formas ao nosso redor, a importância de seu entendimento reflete em diversas áreas, incluindo a indústria, a medicina, a culinária e mais. No caso da indústria de refrigerantes, por exemplo, a entalpia é vital para entender o processo de refrigeração, pois ao absorver o calor do ambiente (processo endotérmico), o refrigerante se vaporiza, resfriando o ambiente ao redor. Em um cenário mais cotidiano, a entalpia também é responsável pelo ar quente que sentimos quando abrimos uma panela de pressão, um processo exotérmico.

Referências para aprofundamento no tema:

• Livro "Físico-Química", autores Peter Atkins e Julio de Paula. Edição 9. Link
• Vídeo do YouTube "Entalpia - Energia das Reações Químicas". Canal Manual do Mundo. Link

Atividade Prática: Entendendo a Entalpia através da queima de alimentos

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é entender e calcular a entalpia de reações químicas por meio de uma atividade prática: a queima de alimentos. Os alunos irão medir a quantidade de calor liberado na combustão (queima) de alimentos diferentes, para estimar a energia (em calorias) que eles poderiam fornecer se consumidos.

Descrição Detalhada do Projeto

Os alunos estarão divididos em grupos de 3 a 5 pessoas. Eles irão realizar na prática um experimento para entender o conceito de entalpia da reação, usando alimentos como reagentes. O experimento irá explorar o conceito de reações exotérmicas, onde a energia é liberada, e permitirá aos alunos comparar o valor de energia (calor) liberado através da queima de diferentes alimentos.

A atividade será desenvolvida em três etapas: preparação do experimento, execução e análise dos resultados. Uma vez feito o experimento, os grupos irão consolidar os resultados obtidos em um relatório, que deverá ser entregue em um prazo de um mês. Espera-se que, ao executar este projeto, cada aluno dedique entre 5 a 10 horas.

Materiais necessários

• Alimentos comuns (como pipoca, amendoin, batata frita, etc).
• Um calorímetro (pode ser uma lata de alumínio com água).
• Uma balança.
• Um termômetro.
• Pinças.
• Fósforos.

Passo-a-Passo

• Etapa 1: Preparação do Experimento Os alunos irão realizar uma pesquisa bibliográfica sobre a entalpia em livros e sites de confiança. Isto irá ajudá-los a compreender o conceito de entalpia e a preparar-se para o experimento prático.

• Etapa 2: Execução do Experimento Os alunos deverão medir a massa de cada alimento antes de queimá-lo. Posteriormente, irão queimar cada alimento sob o calorímetro com água, anotando a variação de temperatura da água ocasionada pelo calor do alimento queimado. Isto permitirá calcular a quantidade de energia (calor) que foi liberada na reação de combustão.

• Etapa 3: Análise dos Resultados Os alunos irão utilizar os dados coletados (massa dos alimentos e variação da temperatura da água) para calcular a quantidade de energia liberada em calor por grama de cada alimento, representando a entalpia da reação química de combustão do alimento.

Entregas do Projeto

Ao final do experimento, cada grupo deverá entregar um relatório em formato de documento contendo:

1. Introdução: Contextualização do tema, relevância e aplicação no mundo real, finalidade do projeto.

2. Desenvolvimento: Explicação da teoria por trás do conceito-chave de entalpia, descrição detalhada da atividade, metodologia utilizada e apresentação e discussão dos resultados obtidos. Os alunos deverão mostrar como os cálculos foram realizados, e o que significa o valor obtido em termos de entalpia e calor liberado. Trabalhos que abordam a importância e as implicações desses resultados para o cotidiano terão uma avaliação mais positiva.

3. Conclusão: Retomada dos pontos principais do relatório, reflexões sobre o que foi aprendido, e conclusões extraídas do projeto.

4. Bibliografia: Fontes consultadas para a elaboração do projeto.

Lembre-se que o relatório deve ser claro, bem escrito, e representar um trabalho de equipe. Além disso, o experimento deve ser realizado de forma segura, sem colocar os alunos em risco.