Objetivos

- Compreender o que é entalpia e como ela é calculada em reações químicas a pressão constante.

- Identificar e diferenciar os principais tipos de entalpia: entalpia de formação, de reação e de combustão.

- Determinar experimentalmente se uma reação é exotérmica ou endotérmica, e entender as implicações práticas dessas categorias.

Curiosidades

1. Você sabia que a entalpia pode nos ajudar a entender por que colocar a mão no fogo dói tanto? Isso se deve à transferência rápida de energia térmica, conhecida como entalpia de combustão!

2. A entalpia é crucial na indústria alimentícia, pois ajuda a calcular a energia necessária para cozinhar alimentos e até mesmo na conservação dos mesmos.

3. Em lugares frios, a entalpia de combustão dos materiais é super importante para determinar quais são os melhores combustíveis para aquecimento, considerando a máxima liberação de calor!

Contextualização

A entalpia é um conceito fundamental na química e desempenha um papel crucial em quase todas as reações químicas. Para os cientistas e engenheiros, compreender a entalpia significa poder prever e controlar as transformações de energia em sistemas químicos, o que é essencial para tudo, desde criar novos materiais até desenvolver formas sustentáveis de produção de energia. Além disso, a entalpia nos ajuda a entender fenômenos naturais, como a liberação de calor em uma reação vulcânica ou a absorção de calor quando o gelo derrete. ❄️

Entender a entalpia não é apenas para cientistas! Se você já cozinhou ou se aqueceu perto de uma fogueira, você já experimentou os efeitos práticos da entalpia. Na cozinha, por exemplo, a entalpia de combustão nos ajuda a entender como os alimentos se transformam sob calor, enquanto a entalpia de formação pode explicar por que certas reações químicas acontecem quando misturamos ingredientes. 

Por fim, a entalpia é essencial para abordagens sustentáveis em muitos processos industriais. Compreender como maximizar a eficiência energética e reduzir o impacto ambiental de processos químicos está diretamente ligado ao estudo da entalpia. Assim, aprender sobre este tema não é apenas fascinante, mas também uma forma de contribuir para um futuro mais sustentável. 

Atividade 1: Exploradores da Entalpia: Uma Jornada Termodinâmica!

Descrição

Nesta atividade, você será um explorador termodinâmico, investigando a entalpia envolvida na dissolução de sais em água. Você descobrirá se essas reações são endotérmicas ou exotérmicas e calculará a variação de entalpia. Para isso, você realizará um experimento simples, mas poderoso, que liga conceitos químicos a fenômenos cotidianos, como a dissolução de sal de cozinha ou de sais de banho em água. Essa exploração não só solidificará sua compreensão sobre entalpia, mas também te ajudará a entender como a energia é transferida em reações químicas comuns.

Materiais Necessários

- Copo de vidro transparente

- Termômetro digital ou de mercúrio

- Água

- Sal de cozinha (NaCl)

- Sal de Epsom (sulfato de magnésio)

- Balança de cozinha ou colheres medidoras

- Cronômetro ou relógio

- Caderno de anotações para registrar observações e cálculos

- Calculadora

Passo a Passo

1. Prepare seu espaço de trabalho garantindo que todos os materiais estejam acessíveis.
2. Meça 200 ml de água e despeje no copo transparente.
3. Registre a temperatura inicial da água usando o termômetro.
4. Adicione cuidadosamente 2 colheres de chá de sal de cozinha ao copo e misture até dissolver completamente.
5. Imediatamente após a dissolução do sal, meça e registre a temperatura final da água.
6. Repita o processo com o sal de Epsom, registrando todas as temperaturas relevantes.
7. Utilize as diferenças de temperatura e a massa dos sais para calcular a variação de entalpia de cada dissolução.
8. Anote todas as observações e dados coletados durante o experimento no seu caderno de anotações.
9. Elabore o relatório, seguindo as diretrizes especificadas no entregável.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá criar um relatório detalhado de seu experimento. Esse relatório deve incluir: uma introdução sobre o que é entalpia e sua importância; descrição detalhada do procedimento experimental; dados coletados, incluindo a temperatura inicial e final da água e a quantidade de sal usado; cálculos da variação de entalpia; conclusões sobre se as reações são endotérmicas ou exotérmicas. Adicione também reflexões sobre o que aprendeu com a experiência e como isso se conecta com a vida cotidiana. O relatório deve ser entregue em formato digital (PDF) e deve ser bem organizado e claro.

Atividade 2: Detetives da Entalpia: Missão Combustão!

Descrição

Nesta atividade emocionante, você assumirá o papel de um detetive químico, investigando a entalpia de combustão de diferentes materiais! Seu objetivo será explorar como diferentes substâncias liberam calor ao queimar e calcular essas variações de calor de forma precisa. Você irá realizar experimentos controlados para observar a combustão de materiais comuns e, em seguida, calcular a entalpia de combustão para cada um. Esta atividade não só reforçará sua compreensão teórica sobre entalpia, mas também desenvolverá suas habilidades analíticas e experimentais, mostrando como a química está ativamente presente em nosso dia a dia, desde uma simples queima de papel até a combustão de combustíveis mais complexos como o álcool.

Materiais Necessários

- Pequenos pedaços de diferentes materiais combustíveis (papel, madeira, álcool etílico)

- Fósforos ou isqueiro

- Balança

- Calorímetro simples (pode ser improvisado com latas de alumínio e água)

- Termômetro

- Água

- Cronômetro

- Caderno de anotações

- Calculadora

Passo a Passo

1. Prepare o calorímetro colocando uma quantidade conhecida de água dentro da lata de alumínio e anotando sua temperatura inicial.
2. Pese uma pequena quantidade do material a ser testado e anote.
3. Coloque o material dentro do calorímetro e queime-o completamente usando os fósforos ou isqueiro.
4. Durante a queima, monitore e registre a temperatura da água a cada 30 segundos até que a temperatura se estabilize.
5. Use a temperatura máxima alcançada para calcular a variação de temperatura da água.
6. Repita o procedimento para cada material diferente.
7. Utilize os dados de massa dos materiais queimados e a variação de temperatura da água para calcular a entalpia de combustão de cada material (q = mcΔT, onde m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura).
8. Anote todos os dados e cálculos no caderno de anotações.
9. Edite e finalize seu vídeo-documentário, incluindo todas as partes solicitadas no entregável.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá preparar um vídeo-documentário de seu experimento, explicando cada passo e apresentando os resultados obtidos. O vídeo deve incluir uma introdução sobre a importância da entalpia de combustão, a descrição dos materiais utilizados, o procedimento experimental, os cálculos realizados, e finalmente, suas conclusões sobre as diferenças de entalpia entre os materiais testados. Seja criativo na apresentação e tente conectar os resultados com aplicações práticas no dia a dia. O vídeo deve ser enviado em formato digital e ter entre 3 e 5 minutos.

Atividade 3: Artistas da Entalpia: Criando um Infográfico Energético!

Descrição

Nesta atividade, você vai se tornar um artista da ciência, criando um infográfico educativo sobre entalpia! A ideia é combinar arte, criatividade e química para explicar como a entalpia está presente em reações químicas cotidianas, destacando a diferença entre reações endotérmicas e exotérmicas. Você deverá pesquisar, explorar e visualizar a entalpia de forma que qualquer pessoa possa entender seu impacto e importância no mundo ao nosso redor. Este projeto não só aprimora seu entendimento sobre a teoria da entalpia, mas também desenvolve suas habilidades de comunicação visual e pesquisa científica. Prepare-se para usar cores, formas e textos para trazer a ciência à vida de maneira vibrante e educativa.

Materiais Necessários

- Papel grande ou cartolina

- Canetas coloridas, lápis de cor ou marcadores

- Acesso à internet para pesquisa

- Régua

- Tesoura

- Cola

- Revistas ou jornais para recortes (opcional)

- Impressora (opcional, para imprimir imagens e textos)

Passo a Passo

1. Inicie sua pesquisa sobre entalpia, focando em entender os conceitos de reações endotérmicas e exotérmicas.
2. Esboce um layout para o seu infográfico, decidindo quais informações serão incluídas e como serão organizadas visualmente.
3. Reúna materiais visuais que possam ajudar a ilustrar os conceitos, como diagramas, fotos e ilustrações.
4. Utilize a cartolina como base para seu infográfico. Comece desenhando ou colando as informações e imagens, conforme planejado no esboço.
5. Adicione cores e elementos decorativos para tornar o infográfico atraente e fácil de ler.
6. Revise o conteúdo para garantir que todas as informações estão corretas e claramente apresentadas.
7. Finalize adicionando um título criativo e certifique-se de que seu infográfico tem um fluxo lógico e educativo.
8. Prepare uma descrição escrita do seu processo de criação, explicando as escolhas feitas e como elas ajudam a explicar os conceitos de entalpia.
9. Fotografe seu infográfico finalizado se for entregar digitalmente, ou prepare-se para apresentá-lo em sala de aula.

O Que Você Deve Entregar?

Você deverá produzir um infográfico colorido e informativo, em formato de cartaz, que explique o que é entalpia, as diferenças entre reações endotérmicas e exotérmicas, e exemplos práticos de cada tipo de reação no dia a dia. O infográfico deve ser visualmente atraente e educativo, capaz de ser compreendido por pessoas sem formação em química. Ele deve ser entregue em formato físico ou digital (fotografia do trabalho físico) e conter uma breve descrição escrita sobre o processo de criação e as informações escolhidas.