RELATÓRIO – UNIDADE 6 TROCA DE CALOR

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

LABORATÓRIO DE FÍSICA II

ENGENHARIA CIVIL 2018/2

TURMA 10

RELATÓRIO – UNIDADE 6

TROCA DE CALOR

MANAUS – AM

2018

ADRIANE DA SILVA ROCHA

ISABELLA DO SOCORRO NEVES MERGULHÃO

JOÃO LUIZ ELIAS BARROS PLÁCIDO

LITIKO LOPES TAKENO

MATEUS DO NASCIMENTO FERREIRA

RODRIGO NOBRE QUEIROZ

RELATÓRIO – UNIDADE 6

TROCA DE CALOR

Relatório apresentado na disciplina de Laboratório de Física II, ministrada pelo Prof.° Cláudio, como parte da avaliação parcial 6 do 2° período.

MANAUS – AM

2018

1. Introdução

A troca de calor é, como o nome diz, o processo onde dois ou mais corpos são colocados no mesmo ambiente e trocam calor até atingir o equilíbrio térmico.

Em termos experimentais, para analisar-se a troca de calor de forma mais precisa utiliza-se o calorímetro que é um instrumento que permite que os corpos ou líquidos interajam apenas entre si, ou seja, sem interagir com o ambiente e com o instrumento.

No cotidiano, entretanto, há vários exemplos de trocas de calor que não estão isoladas do ambiente, por exemplo: quando se mistura um suco natural com uma pedra de gelo, o copo fica suado devido à troca de calor entre o suco e o gelo, que vai derretendo também por causa da temperatura ambiente e uma xícara de chá ao ficar em cima de uma mesa durante um tempo passa por uma troca de calor com a temperatura ambiente, pois é mais baixa que a temperatura do chá.

É importante saber que quando o corpo está frio as moléculas se movimentam devagar pois possuem pouca energia, se o corpo passa a ganhar mais energia, consequentemente fica quente e começa a se movimentar mais rápido.

Sabendo disso, este relatório tem por objetivo determinar a capacidade térmica do calorímetro utilizado no experimento.

1. Parte teórica

A troca de calor acontece quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato em um mesmo ambiente (sistema isolado) e, depois de certo tempo, alcançam o equilíbrio térmico. As trocas de calor acontecem porque o calor é um tipo de energia que transita entre os corpos, ocasionando esse movimento, fato que acontece até que haja o equilíbrio térmico entre ambos. Esse processo acontece porque os corpos sentem a necessidade de ceder e receber calor. O calor de um corpo (), quando há apenas variação de temperatura, é diretamente proporcional à massa (), ao calor específico (), que consiste na quantidade de calor que é necessário fornecer à unidade de massa de uma substância para elevar a sua temperatura de um grau (Para o caso da água, o calor específico foi convencionado ser de 1 cal/kg.), e à variação de temperatura do corpo (). [pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

 Equação 1)[pic 5][pic 6]

Para que o estudo de trocas de calor seja realizado com maior precisão, este é realizado dentro de um aparelho chamado calorímetro, que consiste em um recipiente fechado incapaz de trocar calor com o ambiente e com seu interior. Dentro de um calorímetro, os corpos colocados trocam calor até atingir o equilíbrio térmico. Como os corpos não trocam calor com o calorímetro e nem com o meio em que se encontram, toda a energia térmica passa de um corpo ao outro. Contudo, mesmo o calorímetro é incapaz de reproduzir as condições ideais de um meio isolado, então há necessidade de calcular o seu equivalente em água, ou seja, a capacidade térmica do material. E essa Capacidade Térmica () é dada por:[pic 7]

 (Equação 2)[pic 8]

Onde  é a massa e  é o calor específico.[pic 9][pic 10]

Cada corpo, dependendo das condições do meio em que se encontram, possui a necessidade de trocar calor, a fim de atingir um equilíbrio térmico, ou seja, a quantidade de calor que um corpo necessita receber ou ceder para que sua temperatura varie.

Sendo assim, como, ao absorver calor  e ao transmitir calor , a soma de todas as energias térmicas é nula, ou seja:[pic 11][pic 12]

 (Equação 3)[pic 13]

 E no caso deste experimento, onde as trocas de calor foram realizadas entre o calorímetro (meio), a água quente e a água fria, a equação é dada pela seguinte somatória:

 (Equação 4)[pic 14]

3. Procedimentos Experimentais

        3.1. Materiais utilizados

• 1 calorímetro de 500ml
• 1 termômetro
• 1 béquer
• 1 aquecedor de imersão
• 1 balança

3.2. Método utilizado

• Colocou-se 196,3 g de água no calorímetro e anotamos a temperatura.
• Mediu-se 220,6 g de água fria em um béquer.
• Aqueceu-se a água do calorímetro até a temperatura de . Anotou-se essa medida.[pic 15]
• Colocou-se a água fria no calorímetro e agitou-se a mistura até encontrar-se a temperatura de equilíbrio. Essa operação não foi muito demorada para que as perdas de calor para o ambiente fossem minimizadas.

[pic 16]

                                          Figura 1

1. Resultados

Tabela 1

Tabela que aloca a quantidade de água em dois recipientes, no calorímetro e no recipiente com água aquecida; e que também aloca a temperaturas iniciais e finais da água, antes e depois de serem misturadas.

	Quantidade de água (g)	[pic 17]	[pic 18]
Água fria	220,6	27	50
Água quente	196,3	70	50

Considerando  a temperatura inicial e a temperatura final (após a mistura das águas aquecidas e à temperatura ambiente). [pic 19][pic 20]