A Determinação da Densidade de Um liquido pela aplicação do Principio de Arquimedes

DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DO CALOR ESPECÍFICO DE UM SÓLIDO

O presente relatório tem como objetivo consiste na determinação da capacidade térmica do calorímetro e determinar o calor especifico do material que compõem um corpo de prova. Para isso foram utilizadas agua em temperatura ambiente e gelada, e como corpos de prova foram utilizados um cilindro, uma esfera e um cubo metálico.

INTRODUÇÃO

A primeira lei da termodinâmica é uma generalização do princípio da conservação da energia para incluir a transferência de energia sob forma de calor, assim como a realização de trabalho mecânico. A primeira lei da termodinâmica determina que a variação na energia interna de um sistema (ΔU) é igual à transferência de calor resultante para dentro e para fora do sistema (Q), mais o trabalho resultante realizado no sistema (W) [1], essa relação é dada pela equação1:

[pic 1]

A variação de temperatura se deve a uma mudança da energia térmica do sistema por causa da troca de energia entre o sistema e o ambiente. A energia transferida é chamada de calor e simbolizada pela letra Q. O calor é positivo se a energia é transferida do ambiente para a energia térmica do sistema, o calor é negativo se a energia é transferida para o ambiente. A capacidade térmica C de um objeto é a constante de proporcionalidade entre o calor Q recebido ou cedido pelo objeto e a variação de temperatura ∆T do objeto [2], é dado pela equação 2:

[pic 2]

Se tivermos m gramas de uma substancia pura de calor especifico c, a quantidade de calor ∆Q, necessária para elevar sua temperatura ∆T onde C=mc chama-se capacidade térmica da amostra. Em uma expansão adiabática, não há troca de calor entre o gás e o ambiente, a energia do trabalho vem exclusivamente da energia interna. [3]

No calorímetro temos um sistema (quase) adiabático. Nesse caso, uma massa de agua m1 e o calorímetro, à temperatura ambiente, cederão calor. Uma massa de água m2, resfriada, absorverá o calor, até que o sistema entre em equilíbrio. A quantidade de calor em cada caso está relacionada a variação de temperatura pelas relações Q= mC∆T, no caso da agua, e Q = C∆T, no caso do calorímetro. O que nos leva ao modelo de medição[4], apresentada na equação 3:

[pic 3]

Uma vez determinada a capacidade térmica do calorímetro C=m3cágua, podemos determinar o calor especifico cs do material de um objeto de massa ms, resfriado à temperatura Tres, em experimento semelhante, dado pela equação 4:

[pic 4]

O experimento objetiva determinar a capacidade térmica de um calorímetro e determinar o calor especifico do material que compõe um solido de prova.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para realização do experimento foram utilizados um parquímetro de resolução 0,05mm, uma balança digital de resolução 0,1 g cujo o fabricante relata possuir uma distribuição triangular, um termômetro de resolução 1 °C, agua a temperatura ambiente (27,8 °C) e resfriada (10,5 °C). Foram utilizados três corpos de prova, um cubo, um cilindro e uma esfera de metal. E um calorímetro que segundo o fabricante obedece a distribuição apresentada na equação 5:

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