Relatório - Experiência I

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Centro Universitário Nossa Senhora do Patrocínio 
 
 
 
 
Atividade 1 – Calorimetria 
Turma 072 – Grupo 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome: RA: Assinatura: 
 
Salto - 2022 
Calorimetria – Relatório sobre o 
primeiro experimento realizado 
em laboratório da disciplina de 
Termodinânica Aplicada I, 
ministrada pelo Prof. Alan 
Barros de Almeida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
Introdução .................................................................................................................................. 1 
Objetivo ....................................................................................................................................... 1 
Embasamento teórico ............................................................................................................. 1 
Calor Sensível e Calor Latente ......................................................................................... 2 
Materiais e Métodos ............................................................................................................. 3 
Metodologia ........................................................................................................................... 4 
Análise dos Dados e Conclusão .......................................................................................... 4 
Conclusão .................................................................................................................................. 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Centro Univ. Nossa Senhora do Patrocínio (CEUNSP) – Termodinânica Aplicada I 
Calorimetria | Relatório I 1 
 
Introdução 
 
A termodinâmica trata sobre a transformação da energia mecânica em calor e o 
estudo de métodos para a transformação de energia térmica em energia de movimento. 
A utilização direta desses princípios em motores de combustão interna ou externa faz 
dela uma importante teoria para os motores de carros, caminhões etc. As leis da 
termodinâmica definem a temperatura, conversão de energia térmica em trabalho 
mecânico e limitações para a obtenção do zero absoluto.Osbourne Reynolds (1845-
1912). 
 
Objetivo 
 
Analisar, com base nos dados levantados em laboratório e, embasado pela teoria 
vista nas aulas, a aplicação “prática” da equação de calorimetria (calor sensível) e 
verificação da capacidade térmica do calorímetro utilizado para a realização dos 
experimentos. 
 
Embasamento teórico 
 
Antes de dar-se sequência na análise dos dados coletados durante a 
experiência, deve-se explanar aqui alguns conceitos importantes que envolvem o 
desenvolvimento do experimento. As definições aqui apresentadas, foram extraídas do 
“Roteiro de Aula Prática” sobre calorímetro. 
A energia de agitação das partículas que constituem um corpo qualquer é 
chamada de energia térmica do corpo. A quantidade desta energia depende da massa, 
da natureza do corpo, da temperatura, da área de contato entre outros fatores. Quando 
dois corpos em diferentes temperaturas são postos em contato, espontaneamente há 
transferência de energia térmica do corpo de maior temperatura para o corpo de menor 
temperatura, até que as duas se igualem. Neste instante cessa-se a troca de calor e se 
diz que o equilíbrio térmico foi atingido. A energia térmica que transita recebe o nome 
de calor. 
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Calorimetria | Relatório I 2 
 
 
 
 
Calor Sensível e Calor Latente 
 
Quando um corpo recebe ou cede calor, este pode produzir no corpo dois efeitos 
diferentes: variação de temperatura (aquecimento ou resfriamento) ou mudança de 
estado (sólido para líquido, líquido para gasoso etc.). No primeiro caso, o calor é 
chamado de sensível, agora se o efeito for a mudança de estado, se diz que o calor é 
latente. 
Verifica-se experimentalmente que a quantidade de calor (Q) fornecida a um 
corpo é proporcional à massa (m) e à variação de temperatura (ΔT). Podendo ser escrita 
conforme a equação 1: 
𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇 
 
(Eq. 1) 
 
Onde c é um coeficiente de proporcionalidade chamado de calor específico 
sensível do corpo. Este calor específico depende da natureza do corpo, cujo valor, não 
depende da massa. O calor específico sensível de uma substância fornece a energia 
térmica para que uma unidade de massa da substância sofra a alteração de uma 
unidade de temperatura. Suas unidades usuais são J/kg.K e cal/g.°C 
A Figura 3.1 mostra calores específicos, a pressão constante (cp) e a volume 
constante (cv) para alguns gases, a 300 K. 
 
Figura 1 - Calores específicos a pressão e volume constantes, respectivamente cP e cV, de alguns gases 
 
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Calorimetria | Relatório I 3 
 
A Figura 3.2 mostra o calor específico, a pressão constante (cp), para alguns 
sólidos e líquidos, em várias temperaturas. 
 
Figura 2 - Calores específicos dos sólidos e líquidos: (b) a várias temperaturas 
Fonte: Van Wylen, Borgnakke, Sonntag, 2013. 
 
No caso de o calor ser transferido de um estado de equilíbrio até outro, de forma 
homogênea para uma determinada massa, e sem mudança de estado físico, a energia 
térmica pode ser calculada através da Equação 1. Em um sistema isolado, quando dois 
corpos em diferentes temperaturas entram em contato, o calor cedido por um corpo 
deve ser transferido ao outro. Desta forma: 
∑ 𝑄 = 0 (Sistema isolado) 
 
Materiais e Métodos 
 
Foram utilizados os seguintes dispositivos e equipamentos: 
 Calorímetro 
 Béquer; 
 Cilindro graduado; 
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 Termômetro; 
 Resistência elétrica; 
 Garrafa térmica. 
 
Metodologia 
 
Para a primeira medição, foram anotados os seguintes procedimentos: 
1. Foi aquecido uma certa quantidade de água; 
2. Com o auxílio do tubo graduado, foi medido uma certa quantidade da água 
aquecida 
3. Foi medida a temperatura desse volume de água aquecida; 
4. Agua aquecida foi inserida no calorímetro; 
5. Com o auxílio do tubo graduado, foi medido uma certa quantidade da água fria; 
6. Foi medida a temperatura desse volume de água aquecida; 
7. Agua fria foi adicionada a água quente, dentro do calorímetro; 
8. Calorímetro foi fechado e a mistura agitada para homogeneização da mistura; 
9. Com o auxílio de um termômetro digital, foi medida a temperatura de equilibro 
da mistura. 
 
Análise dos Dados e Conclusão 
 
O procedimento citado acima, foi feito de modo a se obter duas medições. Abaixo 
os dados anotados: 
1° Medição 
 Massa (g) Temp. Inicial (°C) Temp. final (°C) 
Fluido quente 200 82,5 
60,5 Fluido frio 100 28,5 
Calorímetro - 29,5 
2° Medição 
 Massa (g) Temp. Inicial (°C) Temp. final (°C) 
Fluido quente 200 81,5 
66,5 Fluido frio 50 29,5 
Calorímetro - 30,5 
 
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Calorimetria | Relatório I 5 
 
Utilizando dos dados observados e os utilizando para o cálculo teórico da 
temperatura de equilíbrio da mistura, temos: 
[𝑚𝑓 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 (𝑓))] + [𝑚𝑞 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖(𝑞))] + [𝐶𝑐 ∗ (𝑇𝑓 + 𝑇𝑖(𝑐𝑎𝑙))] = 0 
𝑇𝑓 =
(𝑚𝑓𝑟𝑖𝑎 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝑇𝑖(𝑓𝑟𝑖𝑎) + (𝑚𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝑇𝑖(𝑓𝑟𝑖𝑎))
(𝑚𝑓𝑟𝑖𝑎 + 𝑚𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒) + 𝑐(á𝑔𝑢𝑎)
 
 
Onde: 
 𝑚𝑓 
= Massa de água fria 
 𝑚𝑞 
= Massa de água quente 
 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) 
= calor específico da água 
 𝑇𝑓 
= Temp. final da mistura 
 𝑇𝑖(𝑓) 
= Temp. inicial da parte fria 
 𝑇𝑖(𝑞) 
= Temp. inicial da parte quente 
 
Como queremos nesta primeira etapa, apenas analisar a temperatura final da mistura 
(desconsiderar o calorímetro), não utilizaremos seus dados para o cálculo. Abaixo os 
resultados obtidos: 
 
 
1° Medição 
 Massa 
(g) 
Temp.
Inicial (°C) Temp. final (°C) Temp. final(TEORICO) 
(°C) 
Fluido quente 200 82,5 
60,5 63,5 Fluido frio 100 28,5 
Calorímetro - 29,5 
 
2° Medição 
 Massa (g) Temp. Inicial 
(°C) 
Temp. final (°C) Temp. final (°C) 
Fluido quente 200 81,5 
66,5 71,1 Fluido frio 50 29,5 
Calorímetro - 30,5 
 
 
 
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Calorimetria | Relatório I 6 
 
 Para verificação da capacidade térmica do calorímetro utilizamos a seguinte formula: 
 
[𝑚𝑓 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 (𝑓))] + [𝑚𝑞 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖(𝑞))] + [𝐶𝑐 ∗ (𝑇𝑓 + 𝑇𝑖(𝑐𝑎𝑙))] = 0 
 
𝐶𝑐 = −
[𝑚𝑓 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 (𝑓))] + [𝑚𝑞 ∗ 𝑐(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖(𝑞))]
(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖(𝑐𝑎𝑙))
 
 
 Nesta etapa, considerando os dados obtidos do calorímetro, temos: 
1° Medição 
 Massa 
(g) 
Temp. 
Inicial (°C) 
Temp. 
final (°C) 
(Pratica) 
Temp. 
final (°C) 
(Teoria) 
Cap. Térmica 
(cal/g°C) 
(Prática) 
Cap. Térmica 
(cal/g°C) 
(Teoria) 
Calorímetro - 29,5 60,5 63,5 38,7 8,82 
 
2° Medição 
 Massa 
(g) 
Temp. 
Inicial (°C) 
Temp. 
final (°C) 
(Pratica) 
Temp. 
final (°C) 
(Teoria) 
Cap. Térmica 
(C) 
(Prática) 
Cap. Térmica 
(C) 
(Teoria) 
Calorímetro - 30,5 66,5 71,1 31,9 10,2,4 
 
Conclusão 
 
 Comparando os resultados teóricos e práticos para a verificação da equação da 
calorimetria, notamos uma diferença de aproximadamente 4,7% do valor prático para o 
teórico, bem como, para a segunda medição, uma diferença de aproximadamente 6,5%. 
Essa diferença é aceitável, uma vez que houve incertezas nas medições das 
temperaturas, pouco tempo de verificação da temperatura de equilíbrio da mistura. 
 Para a verificação da capacidade térmica do calorímetro, obtivemos acima 
resultados inconclusivos.