Relatório de f II 5

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II
 PROFESSOR: TÉLIO LEITE
DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE UM SÓLIDO
Discentes: Edinaízio Machado Rocha
 Fábio José Macêdo 
 Fernanda Amorim Patriota 
 João Marcos De Barros
 Michele Mota Sampaio Lopes
 Yanka Maria Silva Freitas
Data: 16/08/2014
Juazeiro-Bahia
1.Introdução
A termodinâmica é um ramo da física e da engenharia que visa estudar as leis que regem a relação entre calor e outras formas de energia. A primeira lei da termodinâmica diz que a energia interna de um sistema tende a aumentar se acrescentarmos energia na forma de calor (energia trocada entre um sistema e o ambiente devido a uma diferença de temperatura) e diminuir se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema [1].
A capacidade térmica C de um dado objeto é a constante de proporcionalidade entre o calor Q recebido ou cedido pelo objeto e a variação de temperatura ΔT do objeto [1]:
Onde ΔT é a variação da temperatura do objeto e a capacidade térmica C é medida em unidade de energia por grau ou energia por kelvin [1].
Para exemplificar suponha que estamos fornecendo a mesma quantidade de calor a dois corpos, formados por substâncias diferentes. Após um determinado tempo, cada um apresentará distintos aumento na temperatura. Evidenciando assim que diferentes substâncias têm diferentes comportamentos térmicos [2].
Podemos enunciar então que capacidade térmica é a quantidade de calor que um corpo necessita receber ou ceder para que sua temperatura varie uma unidade [3].
Dois objetos feitos do mesmo material por exemplo, o mármore tem sua capacidade térmica proporcional à sua massa. Assim, é conveniente definir calor específico (capacidade térmica por unidade de massa), que se refere, não a um determinado objeto composto de determinada substância, mas a uma massa unitária do material de que é feito [1].
Portanto calor específico é uma característica absoluta de casa substância, seguem três tabelas com alguns exemplos de materiais e seu respectivo calor específico:
Fonte: sparedexteriores.wordpress.com/2012/09/05/calor-especifico/
O calorímetro é um aparelho isolado termicamente do meio ambiente e muito utilizado nos laboratórios de ensino para fazer estudos sobre a quantidade de calor trocado entre dois ou mais corpos de temperaturas diferentes. É um recipiente de formato bem simples, construído para que não ocorra troca de calor entre o mesmo e o meio ambiente. Existem vários formatos de calorímetro, mas todos são constituídos basicamente de um recipiente de paredes finas que é envolvido por outro recipiente fechado de paredes mais grossas e isolantes. O calorímetro evita a entrada ou saída de calor assim como na garrafa térmica, por exemplo [4].
Nesse instrumento de estudo, são colocados dois acessórios: um termômetro e um agitador. Este último é muito utilizado quando se realiza estudos térmicos com líquidos como a água, por exemplo. Ele serve para agitar o sistema e fazer com que ele alcance o equilíbrio térmico mais rapidamente. Ao colocar dois corpos com diferentes temperaturas no interior de um calorímetro, acontecerá a troca de calor entre os mesmos até que o equilíbrio seja atingido. É muito comum falar que dentro de um calorímetro o calor cedido por um corpo é igual ao calor recebido pelo outro corpo. Através desta igualdade, podemos determinar várias grandezas térmicas de um material como, por exemplo, a capacidade térmica e o calor específico [4].
2. Materiais e métodos
	Materiais utilizados:
	1 calorímetro
	Balança
	Termômetro
	Corpo metálico
	Lamparina
1ª PARTE
	Inicialmente, pesou-se uma quantia de aproximadamente 50 ml de água fria e colocou-se dentro do calorímetro. Após equilibrada a temperatura da água com o calorímetro, anotou-se a temperatura. Posteriormente, foi pesada outro volume de aprox. 50 ml de água quente a 43 °C, e misturada ao calorímetro, quando o mesmo atingiu o equilíbrio, foi medida novamente a temperatura e os cálculos foram realizados. 
2ª PARTE
	Na segunda parte, foi pesado um volume de aproximadamente 50 ml de água fria e colocada dentro do calorímetro. Uma peça metálica de massa predeterminada foi aquecida e a temperatura da mesma foi anotada. Antes de colocar a peça metálica no calorímetro, anotou-se a temperatura do mesmo. Colocou-se a peça dentro do sistema e aguardou-se que os corpos entrassem em equilíbrio térmico, para assim, calcular a capacidade térmica do calorímetro.	
3. Resultados do Experimento 
3.1Dados coletados
1ª PARTE
	
	Água Fria
	Água Quente
	Massa
	50,06
	100,75
	Temperatura
	25
	43
	
	Calorímetro+ Água Fria+ Água Quente
	Temperatura de Equilíbrio (TE)
	37,5
2ª PARTE
	
	Água Fria
	Peça Metálica
	Massa
	49,92
	49,98
	Temperatura
	25
	
	
	Calorímetro+ Água Fria+ Peça Metálica
	Temperatura de Equilíbrio (TE)
	30,2
3.2Cálculos 
1ª PARTE
PASSO I- Calcular a variação de calor da água fria no calorímetro
Q(AF)=M.C.(TE-TA)
Q(AF)=50,06.1.(37,5 – 25)
Q(AF)=625,75
PASSO II-Calcular a variação de calor de água quente no calorímetro
Q(AQ)=M.C.(TE-TA)
Q(AQ)=100,75.1.(37,5 – 43)
Q(AQ)= -554,125
PASSO III- Calcular variação de calor do calorímetro 
Q(AF)+Q(AQ)+Q(CAL)= 0
Q(CAL)= -Q(AF) –Q(AQ)
Q(CAL)= -625,75+554,125
Q(CAL)= -71,625
PASSO IV- Calcular a capacidade térmica do calorímetro 
 Q(CAL)= C.(TE-TA)
C(CAL)= (-71,625) / (37,5 -25)
C(CAL)= -5,73
2ª PARTE
PASSO I- Calcular a variação de calor da água fria no calorímetro
Q(AF)=M.C.(TE-TA)
Q(AF)=49,92.1.(50,02-25)
Q(AF)=250,59
PASSO II- Calcular variação de calor do calorímetro
Q(CAL)= C.(TE-TA)
Q(CAL)= -5,73.(30,2-25)
Q(CAL)= -29,796
PASSO III- Calcular variação de calor da peça metálica 
Q(AF)+Q(PM)+Q(CAL)= 0
Q(PM)= -Q(CAL) –Q(AF)
Q(PM)= -(-29,796) - (250,59)
Q(PM)= -220,794
PASSO IV- Calcular a capacidade térmica da peça metálica
Q(PM)=M.C.(TE-TA)
C(PM)= (-220,794) / 49,89.( 30,2 – 99)
C(PM)= (-220,794) / (-60,8)
C(PM)= 3,2
4. Conclusão
Ficou explicito que o valor do calor específico obtido experimentalmente não correspondeu com o da literatura que é de 0,215 cal.g/ºC. O erro experimental pode ter ocorrido por diversos fatores, entre eles: observação da temperatura no termômetro pelo analista e/ou troca de calor com os materiais usados, imprecisão dos aparelhos e/ou altitude o qual o experimento foi feito. Este experimento permitiu a aferição do calor específico do alumínio por meio do calorímetro e a aplicação de cálculos.
Percebeu-se que quando corpos com temperaturas distintas são colocados juntos em um ambiente termicamente isolado, são produzidas trocas caloríficas entre eles até que seja alcançada uma temperatura de equilíbrio entre ambos depois de um determinado período de tempo. 
	Ter conhecimento sobre capacidade térmica e calor específico é muito útil em nosso cotidiano, por exemplo: os engenheiros de automóveis se preocupam com o superaquecimento dos motores, os engenheiros de alimentos utilizam para determinar o aquecimento e resfriamento dos alimentos, os meteorologistas analisam a transferência de energia termina nos eventos associados ao fenômeno El Niño, os engenheiros agrônomos investigam a influência das condições climáticas sobre a agricultura. A termodinâmica está presente no cotidiano de qualquer profissional da área de engenharia.
Referências
[1] HALLIDAY, RESNICK, WALKER. Fundamentos de Física. Vol. 2. 8 ed. Editora LTC, 2009.
[2] SIMÕES, Fábio Pucci. Física Vivencial. Disponível em: < http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/19987/612_RT.pdf?sequeseq=11>. Acessado em: 15 de Agosto de 2014.
[3] Só Física. Disponível em: < http://www.sofisica.com.br/index2.php>. Acessado em: 15 de Agosto de2014.
[4] AURÉLIO, Marco. Mundo educação. Disponível em: <http://www.mundoeducacao.com/fisica/calorimetro.htm> Acessado em: 15 de Agosto de 2014.