Experimentos sobre Termodinâmica: Calor Específico de Líquidos

Experimentos sobre Termodinâmica: Calor Específico de Líquidos

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Resumo. O experimento se resume em utilizar o simulador online fornecido pela Algetec, para estudar a forma e modo da transferência de calor entre os estados líquidos e sólidos, e mostrando na maneira prática como funciona essa troca, e comprovando a teoria dos cálculos realizados, adotando valores para os fenômenos presentes na experiência.

Palavras-chave: experimento; simulador; calor; líquidos;

Introdução

O estudo das  trocas de calor entre corpos foi um avanço extremo quando teve seu reconhecimento, podendo utilizar diversos equipamentos a seu favor, como por exemplo o termômetro criado por Galileu Galilei em 1602, registrando a mudança de temperatura de corpos e juntamente, o calorímetro que serve de local para realizar o equilíbrio térmico entre dois ou mais líquidos que ocorre naturalmente ao se aproximarem ou misturarem. O calorímetro, que foi criado por Lavoisier e Laplace, tem como função principal, auxiliar a determinar o calor específico de certa substância podendo liberar ou absorver o calor de outras substâncias, que permitem ser diferentes ou semelhantes até atingirem um equilíbrio térmico entre elas, podendo ser definido pela fórmula a seguir:

Onde:

Qa = Quantidade de calor absorvido;

Qb = Quantidade de calor liberado;

Podendo ser aberta ou estendida para determinar o calor específico de algo que se deseje calcular, a temperatura de tal líquido ou até mesmo a capacidade térmica de alguma vasilha que esteja próxima ou seja o local de armazenamento do líquido.

Procedimento Experimental

Para dar início ao procedimento, foram necessários os seguintes instrumentos:

• 1 (um) Computador / Notebook
• Simulador ALGETEC – Bancada Didática

Como passo inicial para realizar o primeiro experimento, foi acessado o site localizado nas referências, que assim como na vida real, simula um laboratório e como primeiro passo para proteção, foi colocado o equipamento de segurança, sendo eles o jaleco e óculos de segurança. Após colocados, foi possível retornar à bancada de trabalho e dar início ao experimento. Para começo da experiência, foi colocado o béquer sobre a balança e tirada sua tara (retirar o peso do béquer para contabilizar apenas do conteúdo que se encontra dentro). Em seguida, foi adicionado o líquido no béquer pela pisseta, totalizando 100 ml de água doce, e após adicionado, foi movido o béquer para cima da balança novamente, apresentando uma massa de m = 102,6 g, como na imagem a seguir:

[pic 1]

Figura 01: Imagem com o valor da massa do béquer.

Para próxima etapa, foi necessário usar o sistema de aquecimento, posicionando o béquer acima do bico de Bunsen e ligando-o, deixando chegar à temperatura de Ta = 81 ºC como mostra a imagem a seguir:

    [pic 2]

Figura 02: Imagem com o termômetro indicando a temperatura do líquido no béquer.

E como pedido, também foi necessário apresentar a temperatura do calorímetro, sendo ela Tc = 25,3 ºC, apresentada também na imagem a seguir:

[pic 3]

Figura 03: Imagem com o termômetro indicando a temperatura do calorímetro

E após, foi colocada a água aquecida dentro do calorímetro para que ocorra a troca de calor, e como maneira de acelerar o processo, pegou-se e agitou o calorímetro, e medindo sua temperatura, obteve-se o valor de Tr = 74,6 ºC

[pic 4]

Figura 04: Imagem com o termômetro indicando a temperatura do calorímetro com a água aquecida.

E como passo final para o primeiro experimento, foi descartado o líquido do calorímetro, e dado início aos cálculos, dessa vez para determinar a capacidade térmica do calorímetro que utiliza o princípio da conservação de energia, podendo fornecer o resultado pela seguinte fórmula:

Onde temos:

C = Capacidade térmica do calorímetro;

m = Massa da água;

ca = Calor específico da água

Ta = Temperatura da água quente;

Tr = Temperatura final de equilíbrio sistema;

Tc = Temperatura no interior do calorímetro;

Finalizando assim o primeiro experimento com a água, e dando início ao segundo utilizando óleo e seguindo as mesmas medidas de preparação anteriores, colocando o equipamento de segurança, posicionando o béquer sobre a balança e tirando a tara, mas dessa vez adicionando 100 ml de óleo no interior do béquer e movendo-o para a balança para verificar sua massa, resultando em m = 90,29 g

[pic 5]

Figura 05: Imagem com o valor da massa do béquer com o óleo.

Após medir, o béquer foi levado para o sistema de aquecimento, onde através do bico de Bunsen teve a temperatura do óleo elevada a To = 80,08 ºC, como mostra a imagem a seguir:

[pic 6]

Figura 06: Imagem com o termômetro indicando a temperatura do óleo presente no béquer.

E assim como no primeiro experimento, foi retirada a temperatura inicial do calorímetro, representando Tc = 25,3 ºC assim como apresentado na Figura 03. E após, foi derramado o óleo do béquer e agitado internamente para que sua temperatura estabilize de forma mais acelerada, ao final apresentando o valor Tr = 65,7 ºC, como mostra a imagem a seguir: