RELATORIO FISICA -Determinar o calor específico do latão utilizando um calorímetro

RELATORIO FISICA -Determinar o calor específico do latão utilizando um calorímetro

IFMG – CAMPUS BAMBUÍ

INSTITUTO FEDERAL DE MINAS GERAIS

CAMPUS BAMBUÍ

Curso Superior em Engenharia de Produção

A DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE UM SÓLIDO

Fádua Maria do Amaral Sampaio

Valdevan da Silva Morais

Rayane Cristina Moreira Rezende

BAMBUÍ – MG.

2012

FÁDUA MARIA DO AMARAL SAMPAIO

VALDEVAN DA SILVA MORAIS

RAYANE CRISTINA MOREIRA REZENDE

A DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE UM SÓLIDO

Trabalho apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais - Campus Bambuí, como requisito para a disciplina de Laboratório de Física III do Curso Superior de Engenharia de Produção.

Orientador: Prof. Mayler

BAMBUÍ – MG.

2012

Introdução

Equivalente em água do calorímetro

Equivalente em água de um corpo é a massa de água que, trocando a mesma quantidade de calor que esse corpo, sofre a mesma variação de temperatura.

Sendo o calor especifico da água, 1 cal/g°C decorre que o equivalente em água de um corpo é numericamente igual à sua capacidade térmica.

Se um corpo tem capacidade térmica igual a 30 cal/°C , o seu equivalente em água é 30g. Isso significa que o corpo, em questão, ou os 30g de água, ao receberem a mesma quantidade de calor, sofrem a mesma variação de temperatura.

O instrumento que serve para medir a quantidade de calor é o calorímetro. Este é constituído por um recipiente onde se coloca água; possui uma tampa que permite fechá-lo perfeitamente; está isolado termicamente, o melhor possível, do ambiente exterior. Um termômetro, que fica sempre imerso, assinala a temperatura da água contida no calorímetro.

O ideal seria que o aparelho não trocasse calor, de modo algum com o ambiente. Na prática, porém, o isolamento do recipiente que contém a água apenas reduz a um mínimo a troca de calor. Quando se emerge um corpo quente na água do calorímetro, ele aquece tanto a água quanto o recipiente, a parte imersa do termômetro e a camada de material isolante térmico em contato com o recipiente. Nota-se, assim, que nem todo o calor é utilizado para aquecimento da água. Costuma-se imaginar, então, que tudo se passa como se houvesse um pouco mais de água do que a realmente contida dentro do calorímetro. É possível, desse modo, determinar uma quantidade de água ideal, equivalente àquela parte do calorímetro que é aquecida. Para medir essa quantidade de calor cedida ao calorímetro, e então determinar seu equivalente em água, o processo é simples: junta-se ao aparelho uma quantidade conhecida de calor, vertendo-se, por exemplo, uma determinada massa de água a certa temperatura. Dessa maneira, é fácil calcular de que quantidade deverá aumentar essa temperatura. O aumento real, entretanto, será menor, pois o calor dissipa-se nas paredes do recipiente, do termômetro, da camada de material isolante, etc.

Para conseguir boas medidas, é necessário homogeneizar a temperatura da água do calorímetro, antes de ler o termômetro. Usa-se um agitador, uma pequena haste de vidro ou metal colocado dentro do calorímetro e cujo equivalente em água é avaliado juntamente com os do termômetro e do recipiente.

Calor específico

  Quando há troca de calor entre dois ou mais corpos ocorre  variação de temperatura de ambos (salvo o caso de um deles ser muito maior ou considerado como fonte de calor). Este calor trocado pode ser expresso (em uma primeira aproximação e no caso de só haver variação de temperatura) como:

 

                        Q = mcΔT

                        m = massa do corpo

                        c  = calor específico do material

                        ΔT = variação de temperatura

 

            A questão maior para se determinar o calor específico de um material é ter o controle da quantidade de calor trocada entre os diferentes corpos quando se realiza experimentos. Evidentemente que aproximações devem ser feitas, e é assim, por mais críticas que possam ser feitas, que a ciência caminha.

            Conforme já citado acima, o calorímetro é um equipamento utilizado para isolar termicamente (não permitir troca de calor com o meio ambiente) uma substância a qual desejamos estudar. Ao fornecermos calor a uma substância dentro do calorímetro, ambos absorvem calor e embora este último não seja aquecido (não tenha igual variação de temperatura) como a substância em estudo, damos um tratamento semelhante.

 

                        Qf = Qs + Qc

                        Qf = Calor fornecido

                        Qs  = Calor absorvido pela substância = mcΔT

                        Qc = Calor absorvido pelo calorímetro = CΔT

 

            Na aula em que utilizamos o calorímetro, foi determinado a Capacidade Térmica (C ) do calorímetro, e caso não o tenham em mãos utilizaremos o valor fornecido pelo fabricante do equipamento que é de 20cal/°C.

Objetivo

Determinar o calor específico do latão utilizando um calorímetro.

Materiais

- barbante;

- 01 béquer;

- 01 calorímetro;

- 01 bastão de latão;

- 01 termômetro;

- 01 ebulidor;

- 01 balança;

Procedimentos

1ª parte – determinação do equivalente em água do calorímetro

Com o auxílio de um béquer, introduziu-se ao calorímetro 150 g de água a uma temperatura de 10ºC e mediu-se a temperatura na qual o sistema entrou em equilíbrio, correspondente a 18ºC. Em seguida, aqueceu-se 150 g de água a uma temperatura de 42ºC, com o auxílio de um ebulidor. Com o auxílio de um béquer, introduziu-se a mesma ao calorímetro. A temperatuta final de equilíbrio foi de 29ºC.

2ª parte – determinação do calor específico do latão

A fim de se calcular o calor específico do latão, cuja massa era de 24,94g, o mesmo foi deixado imerso em água a uma temperatura de 80ºC, devido ao fato de que ambos entram em equilíbrio térmico. Para que não houvesse perda de calor, a substância em teste foi colocada rapidamente no calorímetro, juntamente com 200 g de água a uma temperatura de 80ºC.  registrando, após alguns minutos, a temperatura de equilíbrio do sistema, equivalente a 28,5ºC. Agitou-se a água e após alguns minutos, quando o sistema já se encontrava em equilíbrio térmico, mediu-se a temperatura final.

Resultados e Discussão

1ª parte – determinação do equivalente em água do calorímetro

Aplicando o princípio de conservação de energia, citado na equação (), foi possível calcular o equivalente em água do calorímetro da seguinte forma:

Qf = Qs + Qc

- m.c.ΔT (ág. quente) = mcΔT (ág. fria) + mcΔT (calorímetro)

-150.1.(29-42) = 150.1.(29-18) + m.1.(29-18)

m = 27,27 g

2ª parte – determinação do calor específico do latão

Com a mesma analogia utilizada na prática anterior, e utilizando a massa equivalente em água do calorímetro calculada, obteve-se o calor específico do latão, conforme prescrito abaixo:

Qf = Qs + Qc

- m.c.ΔT (latão) = mcΔT (água) + mcΔT (calorímetro)

-94,3.1.c(28,5-80) = 200.1.(28,5-26) + 27,27.1.(28,5-26)

c = 0,11699 cal/(g.ºC)

O calor específico calculado (α = ), com dados obtidos na aula experimental, se aproximou do valor encontrado na literatura, cujo valor é c = . A discrepância dos valores teórico e experimental ocorreu devido à imprecisão dos aparelhos utilizados, à altitude a qual o experimento foi feito, à perda de calor do bastão de latão, o que influencia na variação de temperatura e consequentemente no calor específico do bastão de latão.

Referências Bibliográficas

Calor específico médio. http://www.aalborg-industries.com.br/downloads/calor-especifico-medio.pdf. (Acessado em 27 de outubro de 2011).

Calor latente e calor específico . http://www.infoescola.com/fisica/calor-latente-e-calor-especifico. (Acessado em 27 de outubro de 2011 )

Medida da capacidade térmica do calorímetro http://www.cdcc.usp.br/exper/medio/fisica/kit3_calorimetria/exp2_termo.pdf . (Acessado em 27 de outubro de 2011 )

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