Determinação do calor específico de um material com o uso do calorímetro

Determinação do calor específico de um material com o uso do calorímetro

Sumário

RESUMO..............................................................................................................................................................3

SIMBOLOGIA.....................................................................................................................................................4

INTRODUÇÃO...................................................................................................................................................5

MATERIAIS E MÉTODOS...............................................................................................................................6

RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................................................................7

CONCLUSÃO......................................................................................................................................................9

REFERÊNCIAS.................................................................................................................................................10

1. RESUMO

O presente relatório expõe o experimento que possui como objetivo a determinação de calor específico de corpos metálicos (Aço, Alumínio, Cobre e Latão) e de Polietileno. O calor específico é uma propriedade intensiva da matéria, ou seja, independe da extensão do sistema e é definido como a quantidade de calor fornecido pelo sistema a fim de elevar a temperatura de 1 grama do material em 1ºC. Para realizar o experimento, foi adicionado o corpo de prova em contato com água aquecida, o que levou à ocorrência de trocas de calor, e seu calor específico foi calculado através da medição das massas do corpo, da água, da temperatura inicial da água e do recipiente (considerada igual à do ambiente) e da temperatura final do sistema. Por fim, os resultados obtidos apresentaram valores consideráveis, próximos aos dados presentes na literatura, o que resultou em um experimento satisfatório.

Palavras-chave: calorimetria, calor específico.

2. SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA

Ta temperatura ambiente (ºC)

Tf temperatura fria (ºC)

Tq temperatura quente (ºC)

Mcorpo Massa do corpo de prova (g)

Mag Massa da água (g)

cag calor específico da água (cal/(gºC))

ccorpo calor específico do corpo de prova (cal/(gºC))

3. INTRODUÇÃO

O calor específico é uma propriedade termofísica dos materiais, informando a quantidade de energia que deve ser fornecida para aumentar, em 1ºC, um grama do material. Pode ser entendido, também, como a facilidade ou dificuldade de um determinado material variar sua temperatura quando há transferência de calor. (HALLIDAY, 2011)

Acrescenta-se também que o calor específico de um material sofre alterações com a temperatura. Ou seja, depende da temperatura inicial e do intervalo de temperatura, embora esta alteração em alguns materiais ser muito pequena, como no caso da água, que de 0 a 100 ºC tem uma variação pequena, considerada desprezível. (YOUNG, 2003)

Para determinar corretamente o calor específico de uma substância, é preciso conhecer as condições em que ocorre a transferência de calor, em sólidos e líquidos, supomos que a amostra está a pressão constante e a volume constante, desconsiderando a dilatação térmica da amostra, e mesmo quando calculado verifica-se que a diferença é relativamente pequena. No caso dos gases os valores do calor específico a pressão constante e a volume constante são diferentes. (NUSSENZVEIG, 1981)

Para medição do calor específico o equipamento calorímetro é muito empregado. Consiste em um recipiente isolado termicamente do meio externo. Apesar do isolamento a temperatura não é constante, pois ainda há a troca térmica com o ambiente. Para maior efetividade do seu uso mede-se a temperatura inicial e final no processo de transporte de calor. Então através de expressões matemáticas que representam o equilíbrio térmico do sistema é obtido os valores de calor específico. (TOGINHO FILHO, 2012)

O conhecimento do calor específico permite que, ao saber a carga térmica necessária para resfriar um material, seja utilizada a quantidade correta, evitando então a perda de propriedades deste produto. No caso do cajá, que é processado transformando-o em polpa, para então congela-lo, para posterior consumo ou então processamento de um novo produto, entender a quantidade de calor que deve ser retirado para o resfriamento correto deste alimento, permite que a planta industrial evite perdas energéticas em seu processo, trazendo ganhos econômicos. (MATA, 2003)

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais utilizados foram:

1. Calorímetro - Vaso com isolamento térmico, em cuja estrutura está localizado um termômetro para monitoramento da temperatura no interior do vaso e uma resistência elétrica (acoplada à fonte de alimentação) para o aquecimento do líquido;

2. Termômetro;

3. Água destilada;

4. Blocos de metal;

5. Balança;

6. Cronômetro.

As etapas do procedimento experimental, apresentadas a seguir, foram repetidas para todos os corpos de prova:

1. Inicialmente, o recipiente de alumínio foi pesado separadamente.

2. Logo após, o conjunto que compõe o calorímetro foi pesado separadamente.

3. Adiciona-se um determinado volume de água (aproximadamente 100-200 mL) no calorímetro,