UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET

QUÍMICA INDUSTRIAL

FÍSICA EXPERIMENTAL II

CAPACIDADE TÉRMICA DO CALORÍMETRO E CALOR ESPECÍFICO DO ALUMÍNIO

ITACOATIARA - AM

2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET

QUÍMICA INDUSTRIAL

FÍSICA EXPERIMENTAL II

AGLISON GONDIM

ALEXANDRO ALVES

ANDREY MARCOS

HÍTALO MANINI

LARISSA

Prof.ª Arione Assis de Araujo

ITACOATIARA - AM

2010

SUMÁRIO

1.Introdução Teórica 04

2.Métodos e Materiais 04

3. Dados e Análises 06

4. Conclusão 07

5. Referências 07

1. Introdução

O escocês Joseph Black (1728-1799) foi o pioneiro no estabelecimento de processos de medida de calor. Assim ele definiu que 1 caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de 1° C a temperatura de 1 grama de água. Para estudo destes foram construídos recipientes especiais cujas paredes fossem isolantes de calor, isto é, não deixassem o calor passar, os calorímetros.

No presente relatório calcularemos a capacidade térmica do calorímetro (C), e o calor específico do alumínio, de acordo com a equação 1, onde(∆Q)é a variação da quantidade de calor, (m) é a massa, ∆θ é a variação de temperatura, sendo que C= mc.

Equação I

Q= mc∆θ

2. Materiais e métodos

  • 01 calorímetro com capacidade de 230 mL;

  • Proveta 150 mL;

  • 01 Termômetro – 19 oC a 110 oC;

  • Lamparina

  • 01 caixa de fósforos;

  • Tripé para lamparina;

  • Becker 100ml;

  • 03 corpos de prova de alumínio;

  • 01 carretel de linha.

2.1. Experimento 3 : Capacidade térmica do calorímetro

  • Mede-se com a proveta 50 ml de água retirada diretamente da torneira;

  • Coloca-se a água no calorímetro, agita-se e aguarda o equilíbrio térmico. Com o termômetro mede-se está temperatura que será a temperatura inicial da água no calorímetro (Tabela 1);

  • Mede-se com a proveta 80 ml de água retirada diretamente da torneira;

  • Coloca-se esta água no Becker e aquecendo-a até aproximadamente 60°C, anotar (Tabela 1);

  • Coloca-se está água quente rapidamente no calorímetro, tampar e colocar o termômetro. Observar imediatamente o comportamento da temperatura indicada no termômetro. Agita-se suavemente o calorímetro para facilitar as trocas de calor entre as quantidades de água e o copo do calorímetro. Esperar aproximadamente 5 min. até que a temperatura se estabilize. Esta temperatura de equilíbrio deve ser anotada (Tabela 1).

  • Repetir a experiência novamente, e colocar em uma delas uma maior quantidade de água quente e na outra uma maior quantidade de água fria;

  • Determinar o valor da capacidade térmica do calorímetro (Equação 1).

2.2. Experimento 4 : Calor específico do alumínio

  • Determina-se a massa do corpo de prova e coloca-se água no Becker (100 ml) aquecendo-o até a ebulição;

  • Mede-se na proveta aproximadamente 100 ml de água retirada da torneira (Tabela 2).

  • Coloca-se esta água no calorímetro, agita-se suavemente o conjunto durante 30s e mede-se a temperatura do conjunto (Tabela 2);

  • Coloca-se o corpo de prova na água em ebulição, aguardam-se alguns minutos e mede-se a temperatura (Tabela 2);

  • Retira-se o corpo de prova da água quente colocando-o rapidamente no calorímetro, agitando-o suavemente;

  • Observa-se seguidamente a temperatura indicada no termômetro e aguarda-se até que a temperatura estabilize, a temperatura de equilíbrio deve ser anotada (Tabela 2);

  • Calcular o calor específico do corpo de prova aplicando o princípio das trocas de calor (Equação 1).

3. Dados e Análises

Os resultados obtidos durante os experimentos estão apresentados nas tabelas 1 e 2:

Tabela 1 Tabela 2

ÁGUA

FRIA

QUENTE

m (g)

50,0

66,6

θ (°C)

30,0

75,0

θE (°C)

51,0

Q (cal)

1.050,0

1.598,4

C (cal/°C)

26,1

CORPO DE PROVA

ÁGUA

m (g)

30,0

99,4

θ (°C)

91,0

28,0

θE (°C)

32,0

c (cal/g°C)

0,281

Como mostra a tabela 1 o valor obtido da capacidade térmica (C) é muito alto e um dos fatores que contribui para esse resultado foi o alto aquecimento da água.

Para o calor específico foi obtido 0,281 cal/goC como mostra a tabela 2, sendo este um valor aproximado ao que consta na literatura de 0,221 cal/goC calor específico do alumínio.

Sendo o corpo de prova aquecido indiretamente para uniformizar o corpo, que é adicionado diretamente no calorímetro que durante a transferência houve perda de calor, o calorímetro é agitado para que facilite a troca de calor.

A capacidade térmica para cada experiência do calorímetro pode ser encontrada seguindo a seguinte equação:

Q recebida (água fria ) + Q recebida (calorímetro) + Qcedido (água quente) = 0

M1.cágua E – θ1) + C (θE – θ1) + m2.cágua2 – θE)= 0

C = { m2.cágua2 – θE) - M1.cágua E – θ1)} / (θE – θ1)

4. Conclusões

Levando – se em conta os possíveis erros experimentais como a imprecisão das temperaturas coletadas dos corpos quanto das temperaturas em equilíbrio o valor médio da capacidade térmica do calorímetro foi de 26,1 que representa de acordo com a literatura a constante de proporcionalidade entre a quantidade de calor que foi fornecida pelos corpos até o equilíbrio dos mesmo, e o calor específico do alumínio da experiência 3 alcançou 0,281 cal/goC que se aproxima do valor tabelado 0,221 cal/goC, o que significa que o calor específico depende da substância e da massa desta, sendo desvantajoso a utilização de corpos relativamente grandes para esse estudo.

5. Referências bibliográficas

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física : Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 4 Edição. Rio de Janeiro: LTC, 1996.

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