Relatório Trocas De Calor

Sumário

Introdução 02

Materiais utilizados 03

Metodologia 04

Resultado e Discursões 05

Conclusão 09

Referências Bibliográficas 10

Introdução

Ao colocar dois corpos com temperaturas diferentes em contato, observa-se que após algum tempo, ambos estarão com temperaturas iguais, ou seja, ocorrerá equilíbrio térmico entre elas. Isto ocorre, pois o calor, que é energia térmica em trânsito, tende a fluir do corpo mais “quente” para o corpo mais “frio”, espontaneamente. Sendo esse calor expresso por:

Q=C.∆t (I)

Onde Δt corresponde à variação de temperatura e C à capacidade calorífera do corpo, ou seja, a quantidade de calor necessária para que corpo tenha uma variação de um grau na temperatura. A capacidade calorífera, por sua vez depende da massa (m) e de uma característica intrínseca do material, o calor específico (c). Assim:

C=m.c (II)

Das equações (I) e (II), tem-se que:

Q=m.c.∆t (IV)

Caso este processo de troca de calor ocorra em um ambiente isolado, como um calorímetro, o calor recebido por um corpo será igual ao calor cedido pelo outro. Entretanto não existe calorímetro 100% eficiente, de forma que, sempre existirá uma perda de calor para o meio, por menor que seja.

É importante salientar que, por convenção o calor recebido por um corpo possui sinal positivo e o cedido, sinal negativo, portanto a soma dos calores neste processo será algo próximo à zero, já que a perda de calor é mínima.

Q_a+Q_b+ Q_cal≈0 (V)

Neste experimento verificaremos se o valor teórico encontrado para a soma dos calores (zero) será semelhante ao valor experimental, ou seja se a quantidade de calor recebida por um corpo é igual à cedida pelo outro, levando em consideração o calorímetro utilizado.

Materiais utilizados

Água

Balão volumétrico de vidro

Tela de Amianto

Fonte de calor

Suporte

Termômetro

Balança analítica

Calorímetro (isopor e copo de alumínio)

Metodologia

Primeiramente, com o auxílio da balança analítica pesou-se o balão volumétrico, o copo de alumínio que se encontrava no interior do calorímetro e duas porções de água. Em seguida aqueceu-se uma das amostras de água e a misturou com a outra que permaneceu com a mesma temperatura. As temperaturas das porções foram medidas antes e após ser misturado. Todo o experimento foi refeito quatro vezes, entretanto, em duas delas, a água aquecida foi substituída por água gelada.

Resultados e Discussões

Foram encontrados os seguintes dados utilizando água quente:

Primeira parte Segunda parte

Massa do copo 23,5 g 23,5 g

Massa de água quente 72,6 g 61,2 g

Massa da água fria 85,0 g 54,2 g

Temperatura da água quente 55 °C 53 °C

Temperatura da água fria 25 °C 24 °C

Temperatura de equilíbrio 37 °C 36 °C

Tabela 01: Dados obtidos experimentalmente para o experimento com água quente.

E estes para a água fria:

Terceira parte Quarta parte

Massa do copo 23,5 g 23,5 g

Massa de água gelada 39,6 g 65,3 g

Massa da água fria 84,4 g 59,9 g

Temperatura da água gelada 11 °C 10 °C

Temperatura da água fria 24 °C 23 °C

Temperatura de equilíbrio 20 °C 17 °C

Tabela 02: Dados obtidos experimentalmente para o experimento com água gelada.

Calor específico

Alumínio 090±0,01J / g. °C

Água 4,18 ±0,01J / g. °C

Tabela 03: Calores específicos apresentados no roteiro do experimento.

A partir dos dados das tabelas 01, 02, 03 e da equação (II), calcula-se a capacidade calorífera das amostras de água e do copo de alumínio presente no calorímetro.

Capacidades caloríferas (J / °C)

Primeira parte Segunda parte

Água fria 355,30 ± 0,88 255,82 ± 0,65

Água quente 307,47 ± 0,75 226,57 ± 0,58

Copo 21,15 ± 0,24 21,15 ± 0,24

Tabela 04: Capacidades caloríferas para o experimento com água quente

Capacidades caloríferas (J / °C)

Terceira