DETERMINAÇÃO DO CALOR

DETERMINAÇÃO DO CALOR

ESPECÍFICO DE METAIS

META

Determinar o calor específico de metais.

OBJETIVOS

Ao final desta aula, o aluno deverá:

a partir do primeiro princípio da termodinâmica estudar nesse capítulo o uso da calorimetria

para determinar o calor especifico de alguns metais e a Lei de Dulong-Petit. Para isso veremos

o que é um calorímetro e como este dispositivo nos será útil para o desenvolvimento desse

experimento.

PRÉ-REQUISITOS

Ter estudado todo o conteúdo do primeiro princípio da termodinâmica (Aula 4).

Aula

5

(Fonte: http://www.gettyimages.com).

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Físico-Química Experimental

INTRODUÇÃO

A experiência nos diz que se uma peça quente de metal é imersa em

água a temperatura ambiente, a temperatura da água irá aumentar. Se

diferentes metais de mesma massa são aquecidos a mesma temperatura e

são imersos numa mesma quantidade de água, a temperatura final do sistema

(água + metal) será a mesma?

No começo do século XIX, dois cientistas franceses anunciaram uma

lei que mais tarde levaria seus nomes. Em 1919, Alexis-Thérèse Petit e

Pierre-Louis Dulong publicaram um artigo intitulado “Investigação sobre

alguns aspectos importantes da teoria do calor” (tradução do autor de:

Recherches sur quelques points importants de la Théorie de la Chaleur)

no jornal cientifico Annales de Chimie et de Physique. A Lei de Dulong e

Petit, como ficou posteriormente conhecida, relaciona a capacidade calorífica

dos elementos com sua massa atômica. Para uma dezena de metais,

eles encontraram que c, a capacidade calorífica é proporcional a massa

atômica para um valor constante de aproximadamente 25 J mol-1 K-1. Esta

relação foi mais tarde reconhecida como unidade de Dulong-Petit. Posteriormente,

seria utilizada para esclarecer os pesos atômicos e as fórmulas

atômicas de muitos materiais.

Na pratica, A Lei de Dulong-Petit está longe da exatidão, visto que

muitos para muitos elementos o valor excede 10% do valor real. No entanto,

é possível refinar os dados de valores de capacidade calorífica podem

ser refinados com outros tipos de analises químicas.

Figura 1: Foto de Pierre-Louis Dulong (2 Fevereiro de 1785 – 19

Julho de 1838). (Fonte: http://upload.wikimedia.org).

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Determinação do Calor Específico de metais Aula 5 O QUE É CALOR ESPECÍFICO OU

CAPACIDADE CALORÍFICA?

A habilidade de qualquer material reter calor é chamado de capacidade

calorífica (do material). Para medir a capacidade calorífica, ou a quantidade

de calor necessário para aumentar a temperatura de um grama da

substância por um grau Celsius, é representado pelo símbolo c, Cp ou

mesmo s. No sistema internacional de unidades (SI), a unidade para capacidade

calorífica é dado por J g-1 K-1, no entanto, é comum encontrar valores

de capacidade calorífica em cal g-1 K-1, sendo que 1 cal = 4,184 J. A capacidade

calorífica de algumas substâncias são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1: Calor específicos de algumas substâncias metais.

Compare as capacidades caloríficas do concreto e da Madeira. Uma

vez que a capacidade calorífica da madeira é duas vezes maior que a do

concreto, é necessário aproximadamente duas vezes mais calor para aumentar

a temperatura da madeira em relação ao concreto. Isto pode ser

verificado de maneira bem simples, comparando a sensação de caminhar

de pés descalços no concreto ou na madeira em um dia quente e

ensolarado. O concreto parecerá mais quente. O sol fornece energia na

forma de calor o qual é absorvido pelo concreto e pela madeira igualmente.

No entanto, visto que a madeira possui uma maior capacidade

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Físico-Química Experimental

calorífica, esse material é capaz de absorver mais calor antes que sua

temperatura aumente, e consequentemente, faz que sintamos o concreto

mais quente que a madeira.

Podemos assim assumir de maneira geral: “Quanto maior o calor especifico,

menor é a variação de temperatura quanto uma dada quantidade de

calor é absorvida”.

Mas o calor especifico não nos informa somente quanto calor deve

ser absorvido por uma substancia antes que sua temperatura varie, ele

também descreve a habilidade da substância liberar calor para esfriar um

objeto. Assim, quanto menor