Post on 24-Jun-2015
OBJETIVOS
Determinar a capacidade térmica de um calorímetro.
Determinar o calor específico de vários sólidos.
MATERIAL
Calorímetro com agitador.
Água.
Amostras de ferro, alumínio e cobre.
Balança.
Termômetro.
Fonte de calor.
IINTRODUÇÃO
Quando dois corpos com temperaturas diferentes entram em contato (direto
ou não) este sistema tende a chegar ao equilíbrio, através de um fluxo de calor. A
noção de calor é também útil em outras situações na descrição de fenômenos
térmicos. Como o calor é uma forma de transferência da energia, ele pode ser
medido em unidades de energia como o joule. Entretanto, historicamente, foi
adotada uma unidade independente de quantidade de calor, a caloria, cujo uso
persiste até hoje.
A capacidade térmica não deve ser interpretada como a quantidade de calor
que um corpo pode absorver, pois ela significa, simplesmente, o calor necessário
para variar em uma unidade a temperatura do corpo.
A capacidade térmica de um corpo é diretamente proporcional à sua massa,
ou seja, quanto maior a massa, maior a capacidade térmica.
Considerando que não haja mudança de estado quando um corpo recebe ou
perde calor, a razão entre a capacidade térmica e a massa do corpo recebe o nome
de calor específico.
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Figura 1: Determinação do equivalente em água do calorímetro.
Figura 2: Determinação do calor específico do sólido.
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PROCEDIMENTO DA EXPERIÊNCIA
PROCEDIMETO 1
Para ser medida a capacidade calorífica realizamos o seguinte procedimento:
Colocamos uma massa de 100g de água no calorímetro (m’)
Esperamos entrar em equilíbrio térmico e anotamos a temperatura t0.
Aquecemos 100g de água para q fique T = t0 + 10ºC
Aguardou–se a mistura entrar em equilíbrio térmico (t).
Foi obtido: m = 100g t0 = 26º C
m’ = 100g t = 30º C
c0 = 1 cal/gº C C = 50 cal/ºC
T = 36º C
PROCEDIMENTO 2
Foi colocado 200g de água (m’) à temperatura ambiente t0.
A substância que se quer calcular o calor específico c foi aquecida à uma
temperatura T.
Colocou-se no calorímetro a substância em teste. Rápido, para que não haja
perca de calor.
Esperamos a temperatura entrar em equilíbrio (t).
Obtivemos a TABELA 9.1
MATERIAL M m’ m0 T t0 T C
ALUMINIO 60,2g 200g 50g 100ºC 26ºC 30ºC 0,237
COBRE 151,3g 200g 50g 100ºC 26ºC 32ºC 0,145
FERRO 104,5g 200g 50g 100ºC 26ºC 30ºC 0,136
QUESTIONÁRIO
1. Lembrando que o calor específico da água é maior que o da areia,
explique por que as brisas marítimas sopram, durante o dia, do mar para
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a terra, e, à noite, em sentido contrario. Discuta a influencia destes fatos
sobre o clima das regiões à beira-mar.
Como o mar (basicamente água, com alto calor específico) se aquece
mais lentamente que a terra (seca), durante o dia a terra se aquece mais
rapidamente que o mar, criando térmicas que se deslocam para cima e
provocando o vento vindo do mar para substituir este ar que se aqueceu.
À noite o efeito é ao contrário, a terra se esfria rapidamente e o mar
permanece quente. As térmicas se localizam sobre o mar, o ar frio da terra vai
em direção ao mar para repor o ar quente que se elevou.
2. O calor pode ser absolvido por uma substância sem que esta mude sua
temperatura?
Não, pois o calor só será absorvido se a temperatura variar. Para que
essa situação ocorresse, teria que se liberar todo o calor absolvido ao mesmo
tempo, para que não ocorresse variação de temperatura.
3. Quando um objeto quente esquenta um frio, suas mudanças de
temperatura são iguais em magnitude? De exemplo extraído desta
prática.
Essa situação só ocorrerá se os dois objetos tiverem a mesma massa e
o mesmo calor específico, assim como, no primeiro procedimento
experimental.
4. Dois sólidos de massas diferentes, a uma mesma temperatura, recebem
iguais quantidades de calor e sofrem a mesma variação de temperatura.
Que relação há entre seus calores específicos?
Q1 = Q2 m1 c1 T = m2 c2 T c1/c2 = m2/m1.
5. Consultar a Literatura Científica de modo a obter os calores específicos
das substancias a baixo. Obs.: citar a fonte consultada.
Alumínio – 880 J/kg.K (Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física
Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75);
Cobre – 390 J/kg.K (Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física
Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75);
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Ferro – 450 J/kg.K (Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física
Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75);
Ouro – 130 J/kg.K (Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física
Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75);
Prata – 235 J/kg.K (Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física
Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75);
Mercúrio 138 J/kg.K (Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física
Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75);
Água – 4,186 J/k.gm (Tipler, Paul A., Física para Cientistas e Engenheiros, 4a
ed., WH Freeman, 1999.);
Latão = 0,092 cal/gºC (http://www.infoescola.com/fisica/calor-latente-e-calor-
especifico/)
CONCLUSÃO
Esta prática foi importante, pois podemos determinar os calores específicos
com o auxílio de um calorímetro. Trabalhamos basicamente com três substâncias
(Cu, Al e Fe) e usamos os valores de seus calores específicos achados no
experimento e comparamos com os valores da literatura científica. Pudemos concluir
que os valores foram aproximados, com uma margem de erro satisfatória.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
DIAS, Nildo Loiola. Roteiros de aulas práticas de física. Universidade Federal do
Ceará, 2010;
Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975, pág
74-75;
Tipler, Paul A., Física para Cientistas e Engenheiros, 4a ed., WH Freeman, 1999;
<http://translate.google.com.br/translate?hl=ptBR&langpair=en|pt&u=http://
hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/sphtt.html> acesso 27/09/2010 as
20:30;
<http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/estadistica/otros/calorimetro/
calorimetro.htm> acesso 27/09/2010 as 21:00;
<http://www.infoescola.com/fisica/calor-latente-e-calor-especifico/> acesso
27/09/2010 as 21:10.
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