Calculando o calor específico e alterando a temperatura dos metais

A calorimetria é o ramo da física que se ocupa dos fenômenos decorrentes da transferência dessa forma de energia chamada calor. A energia é uma grandeza que foi definida de maneira independente na mecânica e na calorimetria, onde são respectivamente denominadas energia mecânica e calor. Com a descoberta que estas duas definições independentes se referem a um mesmo ente físico, surge uma nova teoria, a termodinâmica, que trata das relações de troca de energia sob forma de calor e energia mecânica entre sistemas físico-químicos.

2. OBJETIVO

Este experimento consiste na tomada de algumas medidas para calcular o calor específico e a variação de temperatura dos metais neste colocados, ou seja, determinar experimentalmente o calor específico de três metais diferentes: cobre, alumínio e chumbo, comparando-o com o valor teórico e tabelado.

3. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

3.1 TEMPERATURA

Temperatura é uma grandeza física que está associada de alguma forma ao estado de movimentação ou agitação das moléculas. Quanto mais quente está o corpo, maior é a agitação molecular, e quanto mais frio, menor a agitação.

A temperatura pode ser medida em três escalas termométricas. Celsius, Fahrenheit e Kelvin. A conversão entre essas escalas pode ser feita pelas seguintes relações matemáticas:

3.2 CALOR

O calor nada mais é do que o trânsito da energia térmica de um corpo para outro. Quando os dois corpos chegam à mesma temperatura, dizemos que estão em equilíbrio térmico e a temperatura final é chamada de temperatura de equilíbrio.

3.3 CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO

Os corpos e as substâncias na natureza reagem de maneiras diferentes quando recebem ou cedem determinadas quantidades de calor. Alguns esquentam mais rápido que os outros. É a isso que chamamos de capacidade térmica. Mas a capacidade térmica não é uma propriedade da substância, ela depende também da massa e do calor específico para ser calculada e pode ser resumida na seguinte fórmula:

Considerando c o calor específico sensível da substância de que o corpo é constituído.

O calor específico pode ser definido como a capacidade térmica por unidade de massa e é uma característica da substância de que o material é feito.

A capacidade térmica pode ser medida usualmente em cal/ºC e no Sistema Internacional em J/K, assim como o calor específico é medido usualmente em cal/gºC e, no Sistema Internacional em J/ kg K.

3.4 CALOR SENSÍVEL

Uma das conseqüências das trocas de calor, é a variação de temperatura do corpo. Para calcular essa quantidade de calor trocado é só usar a equação fundamental da calorimetria:

3.5 CALOR LATENTE

Calor latente é a grandeza física que está relacionada à quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para mudar de estado físico. Matematicamente, essa definição fica da seguinte forma:

Q = m.L