Trabalho Física Experimental Calorítmetro

Ao estudarmos física, nos deparamos com diversos conteúdos aplicáveis na vida real, dentre esses conteúdos encontra-se a termodinâmica, assunto que será tratado nesse trabalho, mais precisamente, a calorimetria. A calorimetria é o estudo da energia em forma de calor que se encontra em trânsito, ou seja, é a troca de calor entre objetos ou meios de temperaturas diferentes.

Após essa breve introdução, que será melhor explicada na fundamentação teórica, nos perguntamos se realmente existem aplicações práticas ou se é só mais um conteúdo escolar, e a resposta é que a calorimetria se encontra em diversas situações do nosso cotidiano, das mais simples as mais complexas. Não iremos nos aprofundar nesses temas, mas como exemplo, a engenharia e o estudo dos materiais é extremamente ligado à termodinâmica e a troca de calor nos processos para a obtenção de novos materiais.

Pensando de forma mais abrangente, a termodinâmica é presente na base da construção de um país: as indústrias. E não apenas tratando-se de engenharia e maquinários, mas de bens de consumo e alimentos também. Por exemplo a pasteurização presente na indústria de laticínios.

O objetivo desse trabalho é mostrar a importância da calorimetria e desse estudo por meio de um experimento realizado com o calorímetro e a troca de calor entre corpos, descrever os procedimentos, chegar a resultados concretos e qualifica-los.

A primeira parte do experimento era sobre a determinação da capacidade térmica no calorímetro. O material utilizado que foi dado foi o alumínio. Com a massa da água, massa do alumínio, temperatura ambiente da água, temperatura do alumínio após o equilíbrio térmico medidos, foi realizado o experimento para obter a temperatura final (total), que foi de 21°C (com erro de +- 1° C). Assim com esses dados, pode-se calcular a capacidade térmica do calorímetro, que foi de 36,805 cal/°C (com isso foi possível achar o Q do calorímetro).

Já na segunda parte, o experimento era feito da mesma forma, só que, dessa vez, não se sabia qual dos materiais estava sendo analisado. Da mesma forma que no primeiro, tendo a massa do material, sua temperatura após o equilíbrio térmico, a temperatura ambiente da água e a massa da água, foi medida a temperatura final do conjunto água, material, calorímetro, e obteve-se 28° C (com erro de +- 1° C). Assim, utilizando a lei de conservação de energia (somatório dos Q=0), a única incógnita que não se sabia era a do calor específico do material a ser descoberto. O valor do calor específico obtido foi de 0,1037 cal/g°C. Esse valor foi comparado com valores fixos de uma tabela de alguns materiais e seus respectivos calores específicos:

Depois de analisar essa tabela, percebeu-se que o valor mais próximo obtido foi o do calor específico do Ferro, que segundo a tabela é de 0,107 cal/g°C.

Assim, com a comparação desses dois valores foi calculado o erro percentual, e obteve-se um erro de 3,18% (erro sistemático pra mais ou pra menos). Isso significa que o experimento foi realizado com sucesso, pois foi possível descobrir qual material estava sendo estudado com um erro inferior a 5%, o que pode ser considerado uma margem boa de erro.