pratica 9 fisica experimental

pratica 9 fisica experimental

Universidade Federal do Ceara

Centro de Tecnologia

Departamento de fisica

Engenharia de Producao Mecanica

Relatorio:

Pratica 9

Capacidade térmica e Calor específico

Nome: Admilsa Maria Fernandes Garcia

Matricula: 299790

Curso: Engenharia de Produção

Turma: s

Professor:

Fortaleza, outubro /2008

Objetivos

  • Determinar a capacidade térmica de um calorímetro

  • Determinar o calor específico de vários sólidos

Materiais

  • Calorímetro com agitador

  • Água

  • Amostras de ferro, alumínio e cobre

  • Balança

  • Termômetro

  • Fonte de calor

Introdução teórica

Para explicar o tema do relatório, primeiro é preciso definir o que é o calor. Este é a energia transferida em um sistema para o ambiente e vice-versa devido a auma diferença de temperatura.

Capacidade térmica de objecto é uma constânte de proporcionalidade entre o calor recebido ou cedido por um objecto e a variação da temperatura do objecto. Quando a quantidade de energia transferida em forma de calor para que uma amostra faz com que esta mude totalmente de fase dizemos que o corpo recebeu um calor de transformação ou calor latente.

A capacidade térmica por unidade de massa é chamado de calor específico,ou seja é a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1g de uma substância. este refere a massa unitária do material que é feito o objecto. Ele é responsável pela mudança de temperatura num determinado objecto.

A prática consistiu em no método de calorímetro de mestura. O calorímetro é  um equipamento utilizado para a medição de troca de calor entre sistemas. Este calorímetro é constituído por um recipiente metálico e é protegido com isopor, que é isolante térmico com o ambiente externo. Este possui ainda furos na tampa que permite que a temperatura da água se homogenize.

Procedimento experimental

PROCEDIMENTO 1

Da afirmação do roteio de aulas de prética de fisica “Como o vaso de cobre, o agitador e o termômetro absorvem calor em quantidade significativa, é necessário que se conheça a “capacidade calorífica” (C) do conjunto, também conhecida como “equivalente em água”, isto é, a quantidade de água que absorverá tanto calor quanto o conjunto de três peças.” Determinou-se a capacidade calorífica mesmo sem se conhecer previamente as massas e os calores específicos dos componentes. Isso foi possível medindo com um béker, que vazio pesa 99,02g, uma massa m = 100,1 gramas de água e se despejando esta água no calorímetro. Passado 7min deu- se o equilíbrio térmico e anotou-se a temperatura t0 dessa mistura formada pela água, vaso, termômetro e agitador. Aqueceu-se depois 100 gramas de água à temperatura T = t0 + 10°C, para evitar perda de calor, e juntou- se rapidamente essa água aquecida à água do calorímetro. Aguardou- se novamente o equilíbrio térmico anotando a temperatura t atingida pela mistura (água quente, água fria e os componentes do calorímetro), acionando sempre o agitador.

Quadro dos resultados obtidos

m

Massa de água quente

100,1

Massa de água fria

100,1

C0

Calor específico da água

1,0cal/g0C

T

Temperatura da água quente

35,00C

t0

Temperatura da água fria

25,00C

t

Temperatura final da mistura

31,00C

C

Capacidade calorífica do calorímetro

33,4

Levou- se em consideração o principio da conservação de energia, que diz que a Qcedido = Q ganho.

Considerando que não houve troca de calor entre calorímetro e meio-ambiente, tem- seCalor cedido pela água quente = Calor ganho pela água fria + Calor ganho pelo calorimetro. ou seja:

mc0(T - t) = m’c0(t - to) + C(t - to)

C= 

C= = 33, 4

PROCEDIMENTO 2

Foi colocado no calorímetro uma massa m’ = 200 gramas de água à temperatura ambiente t0.

Logo a seguir aqueceu- se a uma temperatura T (temperatura de ebulição da água) a substância cujo calor específico c se queira determinar. Para obte-la deixou- a imersa em água fervente por alguns minutos a fim de que entre em equilíbrio térmico. Anotamos os resultados na tabela a seguir;

E com rapidez colocou- se no calorímetro a substância em teste;

Por fim esperou-se uniformizar a temperatura da “mistura”, sempre acionando o agitador.

Os resultados desta experiência foran todods anotados na tabela a seguir:

Quadro dos resultados obtidos

MATERIAL

M (g)

m’ (g)

m0 (g)

T (°C)

t0 (°C)

t (°C)

c (Cal/g°C)

Ferro

63,0

200,0

100,1

94,0

30,0

39,0

Alumínio

104,0

200,0

100,1

94,0

30,0

35,0

2,90

Latão

150,0

200,0

100,1

94,0

30,0

32,0

0,094

C= 

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 a terra, e , à noite, em sentido contrário. Discuta a influência destes fatos sobre o clima das regiões à beira-mar.

A brisa sopra do ambiente mais do ambiente mais frio para o mais quente. Durante o dia, tanto o mar quanto a terra estão recebendo calor do sol, porém a água, por possuir calor específico maior que o da areia (é mais propícia a variações de temperatura), aquece mais rápido fazendo a brisa ir do mar para areia. Durante a noite, pelo mesmo

motivo, a água esfria mais rápido que a areia, fazendo com que ocorra o contrário

2. O calor pode ser absorvido por uma substancia sem que esta mude sua temperatura?

Sim. Isso ocorre quando uma substancia está mudando de fase. Ela esta recebendo o que chamamos de calor latente, que é a quantidade de calor que a substância recebe (ou cede), por unidade de massa, durante a transformação, mantendo-se constante a temperatura.

3. Quando um objeto quente esquenta um frio, suas mudanças de temperaturas são iguais em magnitude? Dê exemplo extraído desta prática.

Não. A variação de temperatura dos objetos é dada por:

Q1 = Q2

m1.c1.T1 = m2.c2.T2; onde T1 e T2 representam a variação da temperatura.

Assim, a variação de temperatura só terá mesma magnitude se o produto m1.c1 for igual a m2.c2

Nesta prática, no procedimento 1, quando misturamos as águas, a variação de temperatura foi aproximadamente igual porque as massas eram iguais e os calores específicos também.

4. Dois sólidos de massa diferente, a uma mesma temperatura, recebem iguais quantidades de calor e sofrem a mesma variação de temperatura. Que relação há entre seus calores específicos?

Qa+Qb=0

ma x ca x T + mb x cb x (-T) = 0

ca / cb = mb / ca

Onde: Qa=Calor cedido/recebido pelo corpo a

Qb = Calor recebido / cedido pelo corpo b (oposto de a, se a ta cedendo, b ta recebendo)

ma=Massa do corpo a

mb=Massa do corpo b

ca=Calor especifico do corpo a

cb=Calor especifico do corpo b

T = Variação de temperatura dos dois corpos, que, de acordo com o enunciado, são iguais.

5. Consultar a Literatura Cientifica de modo a obter os calores específicos das substancias abaixo. Obs: Citar a fonte consultada.

-Alumínio

-Cobre

-Latão

-Ferro

-Ouro

-Prata

-Água

-Mercúrio

De acordo com o Apêndice D do livro Física 1 do autor Resnick, quinta edição, as substancias apresentam os seguinte calores específicos (em J/g ºC):

Alumínio

0,897

Cobre

0,385

Latão

0,092 (cal/gºC)

Ferro

0,449

Ouro

0,129

Prata

0,235

Água

1 (cal/gºC)

Mercúrio

0,140

Conclusão

Com a realização desse trabalho, aprendemos uma maneira prática de calcular o calor específico de algumas substâncias através do método das misturas. Os experimentos foram realizados com sucesso.

Bibliografia

1. DIAS, N.L. Roteiros de aulas praticas de física, U.F.C., Fortaleza, 2008, pág.69 a 72.

2. RAMALHO, Os fundamentos da física, volume 2, pág. 57 a 75.

3. RESNICK, Física 1, Quinta Edição, Apêndice D.

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