Relatório de Calorímetro

Calorímetro

André Luiz Goulart                                    mat: 0236642

Mateus Formolo                                   mat: 0239182

Rodrigo Dapont de Quadros                       mat: 0234899

        

Raquel Andreola Valente

20 de Junho de 2017

1. Objetivo

Verificar experimentalmente, como ocorre o equilíbrio térmico, utilizando um calorímetro e determinar sua capacidade térmica. E determinar o calor específico de um metal, utilizando o mesmo calorímetro.

2. Introdução Teórica

Calor é a transferência de energia em razão de uma diferença de temperatura. Durante o século XVII, Galileu, Newton e outros cientistas concordavam com os antigos atomistas, de maneira geral, que consideravam a energia térmica uma manifestação do movimento molecular. De acordo com Tipler e Mosca (2009), no século seguinte foram desenvolvidos novos métodos para medidas quantitativas, para assim detectar quantidades de energia transferida em função de diferenças de temperatura, verificou-se que quando os corpos estão em contato térmico, a quantidade de energia liberada por um corpo é igual a quantidade de energia absorvida pelo outro.

 Pode-se alterar também o estado físico de um corpo, transferindo energia para ele ou dele na forma de calor através da realização de um trabalho sobre ele. Assim, de acordo com Resnick, Halliday e Krane (2003), um dos processos que podem variar em um corpo neste processo é sua temperatura (T). A variação na temperatura ∆T que corresponde a transferência de uma determinada quantidade de energia na forma de calor( Q), que irá depender das circunstâncias em que o calor for transferido.

Assim, para Tipler (2000), o calor específico de um corpo pode ser medido aquecendo o mesmo até determinada temperatura e depois imergindo-o na água de massa m e temperatura conhecidas, que resultara em uma temperatura de equilíbrio entre o corpo e a agua. Se o sistema (corpo e banho de água) estiver isolado termicamente, o calor que o corpo cede é igual ao que a água e o vaso recebem. Este procedimento de medida é a calorimetria, e o vaso de água termicamente isolado é o calorímetro.

De acordo com Sears, Zemansky e Young (2001), supondo uma pequena quantidade de calor Q sendo transferida entre um sistema, caso o sistema sofra uma variação de temperatura ∆T, a capacidade calorifica específica c, é definida através da fórmula 1:

c = Q / m.∆T                                 (1)

Onde:

c = Calor específico

Q = Quantidade de energia ou calor

m = Massa

∆T = Variação da temperatura (Tf – To)

Tf = Temperatura final

To = Inicial

O calor especifico de uma substancia representa a quantidade necessária para que uma grama da substancia eleve 1°C a sua temperatura a figura 2.1 apresenta alguns exemplos de valores tabelados.

[pic 3]

Figura 2.1 Exemplo de calor especifico

Ou seja, o calor Q necessário para aumentar ∆T da massa m do material também pode ser obtida através da fórmula 2:

Q = m.c. ∆T                                                  (2)

No entanto, uma unidade de massa frequentemente utilizada, é a moleculagem-grama, ou mais precisamente mol, definida como o número de gramas igual a massa molecular, obtemos a capacidade calorífera ou térmica C, que segue de acordo com a fórmula 3:

C = Q / ∆T ou Q = C. ∆T                        (3)

Onde:

C = Capacidade térmica

Existe ainda a energia de transferência que pode acarretar em uma mudança de fase de uma determinada massa de uma substância pura, essa energia é chamada de calor latente, que de acordo com Serway, Jewett Jr., (2004), depende da natureza da mudança de fase, bem como da substância. Para este cálculo de calor latente, utiliza-se a fórmula 4:

Q = ± m.L                                (4)

Onde:

L = Calor latente

Assim, de acordo com o procedimento ou elementos utilizados em cada experimento, é realizada a soma do calor de cada um deles, observando qual Q se aplica a cada um respectivamente, exemplo:

Q(água)+Q(material)+Q(peça)+.....=0

3. Procedimento Experimental

Para a realização do experimento em laboratório, foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos:

 

- Calorímetro sem agitador;

- Aquecedor elétrico;

- Dois termômetros,

- Béquer;

- Água;

- Cubo retangular maciço em latão;

- Corpo cilíndrico maciço em alumínio;

- Paquímetro;

- Dinamômetro;

3.1Determinando a capacidade térmica do calorímetro

Para definir experimentalmente a capacidade térmica do calorímetro foi realizado as seguintes etapas. Primeiramente foi colocado 100 ml de água no calorímetro à temperatura ambiente e agitado a água até a temperatura permanecer constante, ou seja, atingir o equilíbrio térmico. Após a realização deste procedimento, foi registrado a medida da temperatura inicial (Ti1) do sistema água + calorímetro na tabela 4.1.