Capacidade trmica mssica (APL 1.3)

Questes pr-laboratoriais:

1. Que significa dizer que a capacidade trmica mssica do alumnio 900 J kg 1 K 1?

2. Se fornecermos a mesma quantidade de energia a dois blocos com a mesma massa, um de alumnio e outro de cobre (cAl = 900 J kg

1 K 1 e cCu = 385 J kg 1 K 1), qual deles sofre

maior elevao de temperatura? Justifique.

3. Se os blocos anteriores forem aquecidos com a mesma fonte de energia at sofrerem a mesma elevao de temperatura, qual deles demora mais tempo a aquecer? Justifique.

4. Se aquecermos uma massa igual de gua e azeite fornecendo a mesma quantidade de energia, verificamos que o azeite atinge uma temperatura superior da gua. Qual destas substncias tem maior capacidade trmica mssica? Justifique.

5. Como se pode calcular a capacidade trmica mssica de uma substncia constituinte de um corpo a partir da quantidade de energia por ele recebida? Que outras grandezas so necessrias?

Porque que no vero a areia escalda e a gua no? Porque que os climas martimos so mais amenos do que os continentais?

Capacidade trmica mssica (APL 1.3)

Objetivo Este trabalho tem por objetivo determinar a capacidade trmica mssica de um metal a partir da energia transferida para um bloco desse metal e da elevao de temperatura que ele sofre.

Procedimento Construa a montagem da figura seguinte

Material e equipamento Conjunto de blocos calorimtricos de metais diferentes; Resistncia de aquecimento; Termmetro ou sensor de temperatura; Ampermetro; Voltmetro; Fonte de alimentao; Balana; Cronmetro; Fios de ligao; Base isoladora e glicerina.

Com a montagem anterior, planifique a experincia de modo a medir a energia transferida pela fonte de tenso para o bloco e a energia recebida pelo bloco (que se manifesta no seu aumento de temperatura). Deduza uma expresso que permita determinar indiretamente o valor da capacidade trmica mssica. Faa uma tabela onde registe os valores provenientes das medies diretas necessrias a essa determinao.

Antes de fechar o circuito, e para melhorar o contacto trmico quer com o termmetro (ou sensor) quer com a resistncia, deve colocar-se glicerina no interior dos respetivos orifcios do bloco.

Capacidade trmica mssica (APL 1.3)

Questes ps-laboratoriais:

1. Determine a capacidade trmica mssica do material de que feito o bloco.

2. Compare o valor obtido com o valor tabelado e conclua quanto exatido do valor determinado. Tire concluses.

3. Faa uma discusso com os colegas, de modo a dar resposta s questes iniciais que recordamos: por que razo no Vero a areia escalda e a gua no? Por que razo os climas martimos so mais amenos do que os continentais?

Capacidade trmica mssica (APL 1.3)

Proposta de resposta s questes pr-laboratoriais:

1. Que 1 kg de alumnio necessita de 900 J para elevar a sua temperatura de 1 K (ou de 1 C).

2. O que tiver menor capacidade trmica mssica: o cobre.

3. O que tiver maior capacidade trmica mssica: o alumnio.

4. A gua, porque a sua variao de temperatura foi menor para a mesma energia recebida.

5. Como Q = m c T, sabendo a energia transferida por calor, basta medir a massa do corpo e a variao da sua temperatura. Tem-se que c = Q / (m T).

Trabalho laboratorial

necessrio determinar a energia transferida para a resistncia eltrica, ou seja, E = P t, sendo P = U I; por outro lado, a maior parte dessa energia transferida para o bloco calorimtrico e faz aumentar a temperatura do bloco: Q = m c T, ou seja, c = (U I t) / (m T).

necessrio, pois, medir: o aumento de temperatura do bloco, a sua massa, o tempo de aquecimento, a intensidade de corrente e a diferena de potencial nos terminais da resistncia eltrica. Mesmo depois de interromper a corrente no circuito, deve tomar-se como temperatura final do bloco a mais elevada porque necessrio dar tempo a que se estabelea o equilbrio trmico no bloco de metal, devido transferncia de energia por conduo.

tempo, t (s) Temperatura, T (C) Diferena de potencial, U (V) Intensidade de corrente, I (A)

1 s 0,1 C 0,1 V 0,05 A

Capacidade trmica mssica (APL 1.3)

Determinao da capacidade trmica mssica do alumnio

c = 820 J/(kg C) Valor tabelado: 900 J/(kg C)

erro experimental

erro = 8,92 %

Determinao da capacidade trmica mssica do cobre

c = 359 J/(kg C) Valor tabelado: 385 J/(kg C)

erro experimental

erro = 6,67 %

y = 0,0721x + 30,544 R = 0,9997

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

0 50 100 150 200 250 300 350

Tem

pe

ratu

ra (

C)

Tempo (s)

26,0

28,0

30,0

32,0

34,0

36,0

38,0

40,0

42,0

44,0

0 100 200 300 400

Tem

pe

ratu

ra (

C)

Tempo (s)

Capacidade trmica mssica (APL 1.3)

Proposta de resposta s questes ps-laboratoriais:

Os valores obtidos foram comparados com os valores tabelados e verifica-se se so muito ou pouco exatos (muito ou pouco prximos do verdadeiro valor) atravs da determinao do erro percentual associado medio (diferena entre o valor medido e o tabelado/valor tabelado). No esquecer que se desprezou a energia desperdiada no processo de aquecimento do bloco, o que uma fonte de erro.