Relatório 4- Capacidade Calorífica e Calor Específico

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE AGRONOMIA
AULA 04: CAPACIDADE CALORÍFICA E CALOR ESPECÍFICO
Discentes: Gabriela Coutrin (201905403), Maura Waléria (201900222), Pedro Augusto
(201905429) e Vitoria Matos de Oliveira (201910800).
Docente: Maria Assima Bittar Gonçalves.
Curso: Engenharia de Alimentos.
Goiânia, 2022
INTRODUÇÃO
O calor específico é definido como a quantidade calor necessária para que seja
possível elevar a temperatura de uma determinada substância por unidade de
temperatura. Já a capacidade térmica é definida como uma grandeza física extensiva,
sendo que é dependente da massa de sua respectiva substância, ela é a quantidade de
calor necessária (cedida ou recebida) para que um corpo varie sua temperatura em uma
unidade.
Na indústria alimentícia a propriedade térmica dos alimentos é extremamente
importante que as propriedades físicas e químicas dos alimentos sejam conhecidas, visto
que elas influenciam na textura e sabor, provocam escurecimento não-enzimático ou
reação de Maillard. E conhecendo essas propriedades, também, se torna possível o
dimensionamento de equipamentos para várias áreas da indústria. Para a determinação
da quantidade de energia necessária nos processos de aquecimento e resfriamento, por
exemplo, se faz necessário o conhecimento do calor específico.
OBJETIVO
Determinar experimentalmente a capacidade calorífica da água e do calorímetro,
e por meio dela estabelecer relações com a calorimetria do leite, ketchup, suco de
goiaba e suco de manga.
MATERIAIS E MÉTODOS
● Balança analítica;
● Ketchup;
● Água;
● Suco de manga;
● Suco de goiaba;
● Leite;
● Garrafa térmica;
● Termômetro;
● Banho termostático.
A água fria foi levada, em um béquer, para a balança analítica com o intuito de
obter sua massa, após isto ela foi colocada em uma garrafa térmica e sua temperatura foi
medida, quando a temperatura estabilizou seguimos o mesmo procedimento para a água
quente, após a temperatura estabilizar colocamos, a água quente, na garrafa que
continha água gelada e medimos a temperatura até acontecer o equilíbrio térmico.
Em seguida, para as amostras (ketchup, leite, suco de manga e suco de goiaba),
foi repetido o procedimento da água gelada. Após todo o procedimento ser realizado, a
amostra que se encontrava em banho termostático foi colocada dentro da garrafa
térmica, que continha a água gelada, e sua temperatura foi medida até que entrasse em
equilíbrio, após isso a massa da amostra foi medida. Todo o procedimento anterior foi
repetido para as outras 3 amostras.
Para o cálculo do calor específico da garrafa térmica foi utilizada a equação 1.
(1)𝐶𝑔. (𝑇
𝑒𝑞
− 𝑇
𝑖𝑓
) + 𝑚
𝑓
. 𝑐𝑝
𝑓
. (𝑇
𝑒𝑞
− 𝑇
𝑖𝑓
) = 𝑚
𝑞
. 𝑐𝑝
𝑞
. (𝑇
𝑖𝑞
− 𝑇
𝑒𝑞
)
(2)𝐶𝑔 = 𝑚
𝑔
. 𝑐𝑝
𝑔
Para o cálculo do calor específico das amostras foi utilizada a equação 3.
(3)𝐶𝑔. (𝑇
𝑒𝑞
− 𝑇
𝑖𝑓
) + 𝑚
𝑓
. 𝑐𝑝
𝑓
. (𝑇
𝑒𝑞
− 𝑇
𝑖𝑓
) = 𝑚
𝑎𝑚
. 𝑐𝑝
𝑎𝑚
. (𝑇
𝑖𝑎𝑚
− 𝑇
𝑒𝑞
)
A fim de saber o calor específico da água fria e da água quente foi utilizada a
tabela 1 (GEANKOPLIS, 1993).
Tabela 1: Calor específico da água em diferentes temperaturas.
Para encontrar valores de calor específico da água em temperaturas não tabelas,
foi feita a interpolação, através da equação 4.
(4)𝑥−𝑥1𝑥2−𝑥1 =
𝑦−𝑦1
𝑦2−𝑦1
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na tabela 2 podemos observar a temperatura de equilíbrio de cada amostra, bem
como seus respectivos calores específicos.
Amostra T inicial da
água (°C)
T inicial da
amostra (°C)
T de
equilíbrio (°C)
Calor específico
(cal/g°C)
Leite 9,20 60,0 25,03 0,6383
Ketchup 10,36 60,1 22,62 0,5572
Suco de goiaba 8,72 59,8 23,93 0,6736
Suco de manga 7,67 59,9 22,04 0,4352
Tabela 1: Calores específicos das amostras analisadas.
De acordo com ASHRAE (1982), o calor específico (cp) do leite acima do ponto
de congelamento (-0,5°C) é de 0,93 Kcal/kg.°C. O valor do cp para o Ketchup
encontrado por SHAROBA (2005) foi de 0,705 cal/g.°C.
O valor encontrado para a goiaba, de acordo com estudos de GRIPPE (2021) foi
de 0,8575 cal/g.K. Já para a manga, ASHRAE (1982) encontrou o valor de 0,9000
Kcal/kg.°C.
Ao comparar os valores encontrados na literatura com os valores encontrados
para o calor específico de cada amostra, podemos observar que existem poucas
divergências, causadas por erros experimentais, como: não haver isolamento térmico
correto nas garrafas térmicas; a dificuldade de medição da temperatura de equilíbrio,
tendo em vista que o bulbo do termômetro pode não ter encostado da forma correta
dentro da garrafa; falta de aquecimento das amostras após o uso para a realização do
experimento de outros grupos.
CONCLUSÃO
O experimento realizado entregou resultados próximos aos encontrados na
literatura, mostrando que a metodologia utilizada foi eficaz. Os valores obtidos para o
calor específico em cal/g.°C do ketchup, leite, suco de manga e suco de goiaba, foram,
respectivamente: 0,5572; 0,6383; 0,4352 e 0,6736.
REFERÊNCIAS
ASHRAE. “Refrigeration” Handbook. Am. Soc. Heat. Refrig. Air Cond. Eng.,
Atlanta, USA. 1982.
ISMAIL, K. A. R. Fenômenos de Transferência: experiências de laboratório. Editora
Campus, Rio de Janeiro. 239p. 1982.
Geankoplis, C. J. Transport processes and unit operations. 3ª edição 1993
GRIPPE, V. Y. Q. ESTUDO EXPERIMENTAL DO ARREFECIMENTO DA
GOIABA VERMELHA EM DIFERENTES FLUIDOS. Disponível em:
https://bdm.ufmt.br/bitstream/1/1934/1/VINICIUS.pdf Acesso em: 05 de jul. de 2022.
SHAROBA, A. M.; SENGE, B.; EL-MANSY, H. A.; BAHLOL, BLOCHWITZ, R.
Chemical, sensory and rheological properties of some commercial German and
Egyptian tomato ketchups. Eur Food Res Technol (2005) 220:142–151 DOI:
10.1007/s00217-004-0981-7.