Desenvolvimento de um projeto para a construção de um calorímetro

Introdução

O projeto objetiva a construção de um calorímetro, calibrado e aferido, feito com materiais sustentáveis. Embasada nas disciplinas do terceiro semestre do curso de engenharia civil, justificará a necessidade da integração sistemática e não compartimentada de todas essas disciplinas.

Sustentadas nas doutrinas de sustentabilidade e na reutilização de diversos materiais, não somente diminuindo os custos na elaboração e confecção, como também corroborando com a conscientização no que tange à proteção do meio ambiente.

Sendo utilizado um recipiente com no mínimo 200 ml de água, deverá ser verificada a capacidade térmica e aperfeiçoado para que este, com um adequado isolamento térmico, consiga melhorar sua capacidade térmica.

Será elaborado um projeto teórico-prático conforme normas do Projeto Integrador estipulado pela Universidade Nove de Julho (Coordenadoria de Engenharias Básicas e Diretoria de Ciências Exatas).

A parcela teórica se baseará em pesquisa em livros, publicações de artigos científicos e revistas científicas aplicadas aos assuntos abordados e em descobertas causadas pela experiência prática.

A parcela prática se dará com experimentos com o calorímetro, montagem de tabelas de resultados, planilhas e relatórios da eficácia e necessidades para melhores resultados.

SUMÁRIO

Introdução..................................................................................................03

Embasamento Teórico................................................................................04

O Calorímetro.............................................................................................08

Cálculos, fórmulas, testes e resultados.......................................................11

Conclusão...................................................................................................16

Referencias Bibliográficas.........................................................................17

Apensos

Desenhos Técnicos do protótipo

Cronograma

2. Embasamento Teórico

2.1. Calor e termodinâmica

“Calor é a energia que está sendo transferida de um sistema a outro em virtude de uma diferença de temperatura. [...] O calor é uma forma de energia, e é a energia a grandeza que se conserva” (TIPLER, 2006, p.625).

Para a concepção do conceito de calor veremos a parte da física que estuda as relações dos fenômenos mecânicos e do calor: a termodinâmica.

O conceito central da termodinâmica é a temperatura. A temperatura é, provavelmente, uma das grandezas físicas mais medidas e controladas. Ela está de algum modo presente nas mais variadas situações, desde o nosso dia-a-dia até à investigação científica. As grandezas e os fenômenos físicos dependem quase sempre da temperatura, o que a torna um parâmetro da maior relevância. Etimologicamente, a palavra Termodinâmica deriva das palavras gregas therme (calor) e dynamis (potência), sendo uma descrição dos primeiros esforços para converter “calor em potência”. A palavra Termodinâmica é utilizada para referir a todos os aspectos relacionados com a energia e as suas transformações.

2.2. Equilíbrio térmico

O equilíbrio termodinâmico se caracteriza quando todas as suas variáveis estão definidas e permanecem constantes. Esse equilíbrio divide-se em térmico, mecânico e químico.

Quando a resultante das forças e o momento resultante são nulos, no interior do sistema e entre este e a sua vizinhança, o sistema está num estado de equilíbrio mecânico. Quando estas condições não acontecem, o sistema e/ou a sua vizinhança sofrem uma mudança de estado. Que necessariamente cessará quando o equilíbrio mecânico é restabelecido.

Quando um sistema em equilíbrio mecânico não tende a sofrer espontaneamente uma mudança na sua estrutura interna, tal como uma reação química, ou uma transferência de substância de uma parte do sistema para outra, então está num estado de equilíbrio químico. Um sistema em equilíbrio mecânico e químico, separado da sua vizinhança por paredes diatérmicas, está em equilíbrio térmico. No equilíbrio térmico, todas as partes do sistema estão à mesma temperatura, sendo esta a mesma que a temperatura da vizinhança. Quando estas condições não são satisfeitas, ocorre uma mudança de estado até o equilíbrio térmico ser atingido. Se o sistema estiver separado da vizinhança por paredes adiabáticas, não há interação na forma de calor e o equilíbrio termodinâmico depende apenas dos equilíbrios mecânico e químico.

2.3. Capacidade térmica

A capacidade térmica refere-se à quantidade de energia por calor necessária para que a temperatura de um sistema de massa m aumente de uma unidade (1 K). O termo “capacidade calorífica” implica que o sistema possa armazenar calor, o que é uma ideia errada, pois o calor não é uma função de estado, ao contrário da energia interna. Uma possibilidade seria dizer-se capacidade energética interna, mas optamos pelo termo capacidade térmica, porque pretendemos relacionar a energia trocada por calor com a variação de temperatura do sistema. Quando um sistema recebe energia por calor, uma mudança da sua temperatura pode ou não ocorrer, dependendo do processo que o sistema sofre.

Sendo o calor a energia transferida de um sistema para o ambiente ou vice-versa devido a uma diferença de temperatura, a capacidade térmica C de um objeto é a constante de proporcionalidade entre o calor Q recebido ou cedido por um objeto e a variação de temperatura ΔT do objeto, ou seja, Q = C.ΔT = C.(Tf-Ti), onde Ti e Tf são as temperaturas inicial e final do