Relatório Fisica Calor Latente

[pic 1]UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CÂMPUS CORNÉLIO PROCÓPIO

Calor Latente

Alunos: Arthur Carvalho Santos (2143429) Esdras Battosti da Silva (2143470)

Luiz Felipe Castilho de Almeida (2144980) Marco Antônio Silva Conceição (2144999) Matheus Henrique da Silva (2143640)

Matheus Martimiano Crepald Siqueira (2145006)

Turma A21

[pic 2]27/09/2019

Objetivo

O objetivo principal do é determinar de forma experimental o valor do Calor latente do gelo (L).

Materiais

Para a realização do experimento foi utilizado um pote de alumínio, calorímetro, termômetro, aquecedor, balança eletrônica, água líquida e gelo.

Procedimentos

Para a realização do experimento, inicialmente foi proposto para que os integrantes dos grupos pensassem e analisassem uma forma de calcular a grandeza física que relaciona a quantidade de calor que uma unidade de massa, de uma determinada substância, deve receber ou ceder para que mude de fase, ou seja, neste caso, calcular valor do calor latente do gelo (Lgelo)

Para realizar o cálculo do Lgelo foi pensando em um método que: inicialmente

com auxílio de um pote de alumínio, com a massa aferida e descontada, foi enchido com água até uma quantidade qualquer, porém não muito elevada para que posteriormente possa perder calor para o gelo e tenha valores significativos (considerar que a densidade da água é de 1 g/ml). Com isso, o sistema deve ser aquecido até uma temperatura abaixo do ponto de ebulição da água para que não houvesse perda de água em vapor e alterasse a massa do líquido.

Após o sistema ser aquecido com uma temperatura menor que a temperatura do ponto de ebulição, o sistema pote de alumínio mais água foi transferido para um calorímetro para que não haja perda de calor com meio. Com esse procedimento finalizado deve ser anotado a temperatura inicial T0 do sistema. Posteriormente, deve-se adicionar ao sistema um cubo de gelo já com massa aferida e temperatura inicial teórica de 0 °C. A partir disso, com um termômetro inserido no calorímetro deve ser esperado até que a temperatura dos elementos do sistema entrasse em equilíbrio e anotada (Teq).

Por fim, com os dados teóricos do calor específico da água e do alumínio de

1 cal/g°C e 0,22 cal/g°C respectivamente, foi possível calcular Lgelo a partir das equações:[pic 3]

E, isolando o calor latente de fusão (Lgelo) do gelo foi encontrada a seguinte equação:

[pic 4][pic 5]

Fundamentação teórica e resultados

Para este experimento, foi usado como base a primeira lei da termodinâmica, temos que:

[pic 6]         (01)

Onde, ΔU é a variação da energia interna do sistema, Q o calor do sistema e W o trabalho realizado pelo sistema, note que como o sistema é adiabático a variação de energia interna é igual a 0, note ainda que como o sistema não realiza trabalho, o mesmo é também igual a 0, logo:

[pic 7]

Note que Q pode ser expandido como o somatório dos calores do sistema, então:[pic 8]

Pela física, temos que o calor na mudança de fase pode ser descrito como:

[pic 9]

E o calor sensível como:

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(02)

(03)

[pic 10]         (04)

Onde em (03) e (04) m é a massa do corpo, L o calor latente, c o calor específico e ΔT a variação de temperatura, que pode ser descrita como:

[pic 11]

[pic 12]

Tendo TF como a temperatura final e T0 a temperatura inicial. Usando de (02) podemos reescrever a equação da seguinte forma:

[pic 13]

Podemos aplicar (03) e (04) em (06), logo teremos:

[pic 14]

Note que podemos isolar L da seguinte forma:

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(05)

(06)

(07)

(07)[pic 15]

Separando as frações e simplificando os termos de (07) teremos que:

(08)[pic 16][pic 17]

Note que neste caso o calor específico do gelo será igual ao calor específico da água, pois o mesmo nesta etapa está líquido.

Os erros dos instrumentos usados podem ser vistos na tabela a seguir:

Tabela 1: erros dos instrumentos

[pic 18]

As massas foram aferidas:

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Tabela 2: massas aferidas