Relatório de Experimentos de Termodinâmica - calorimetria

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CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE CAXIAS 
DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA E FÍSICA 
DIREÇÃO DO CURSO DE FÍSICA LICENCIATURA 
DISCIPLINA: Experimentos de Termodinâmica 
PROFESSOR: Valney Moura da Silva 
 
Kariny Alanda Teixeira Costa 
 
 
 
Relatório de Experimento de Termodinâmica 
 
 
 
 
CALORIMETRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caxias - MA 
2022 
RESUMO 
O presente relatório visa apresentar o experimento referente à calorimetria e a sua importância 
para o estudo de fenômenos físicos observados no cotidiano. Neste experimento ocorreu o 
estudo das trocas de calor entre materiais metálicos (zinco, alumínio, aço, cobre, bronze) com 
o meio em que estavam inseridos, no caso, a água. A partir dos dados obtidos, foi possível 
analisar o equilíbrio térmico entre esses materiais e o ambiente e, então, determinar a 
quantidade de calor trocado. 
 
Palavras-chave: Quantidade de calor, Calor específico, Temperatura. 
 
1 INTRODUÇÃO 
O calor consiste na energia térmica trocada entre o sistema e o ambiente, ou entre 
partes de um mesmo sistema, devido à diferença de temperatura entre eles. Na natureza, em 
processos normais, a energia térmica viaja do sistema com maior temperatura para o sistema 
de menor temperatura. No Sistema Internacional (SI), a unidade para medida de calor é o 
joule (J), mas a caloria (cal) geralmente é mais usada. Uma caloria corresponde a 
aproximadamente 4,18 joules. O denominado calor sensível configura-se como a quantidade 
de calor que tem como efeito somente a alteração da temperatura de um corpo. Por outro lado, 
o calor latente é a quantidade de calor necessária para a mudança de estado físico de um 
corpo. 
O fenômeno do calor sensível é regido pela lei da física denominada de Equação 
Fundamental da Calorimetria, que afirma que a quantidade de calor sensível, recebida ou 
cedida por um corpo, é igual ao produto da massa, da variação da temperatura e do calor 
específico (dependente da natureza de cada corpo), e é dada pela equação: 
 
Sendo: Q - quantidade de calor sensível, c - calor específico (cal/g°C ou J /kg°C), m -massa 
do corpo (g ou kg), ΔT - variação de temperatura (°C). 
Quando dois corpos a diferentes temperaturas iniciais são postos em contato, a energia 
é transferida na forma de calor do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura, 
até que eles atinjam o equilíbrio térmico. Isso satisfaz o Princípio da Conservação da Energia: 
“A energia não pode ser criada ou destruída. Pode apenas ser transformada de uma forma em 
outra, de maneira que sua quantidade total permaneça constante”. 
 
2 OBJETIVOS 
2.1 Geral 
 Determinar a quantidade de calor trocado entre dois sistemas. 
 
2.2 Específicos 
 Analisar a absorção e perda de calor em sólidos e líquidos; 
 Observar a variação da temperatura dos materiais (zinco, alumínio, aço, cobre, bronze); 
 Verificar o equilíbrio térmico. 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Materiais 
 Máquina de vapor; 
 Balança; 
 2 termômetros; 
 Software (interface) 
 Materiais: Zinco; Alumínio; Aço; Cobre; Bronze. 
 Recipiente contendo 100 ml de água. 
Figura 1 - Materiais 
 
3.2 Métodos 
No experimento realizado, o primeiro passo foi medir as massas de cada um dos 
metais. Depois os demais materiais foram organizados: 100 ml de água (aquecida na máquina 
de vapor) foi posto em um recipiente; dois termômetros foram separados - um para medir a 
temperatura da água e outro para os metais; um software foi usado para verificar o gráfico. 
Tabela 1 - Massa dos materiais 
 Zinco Alumínio Aço Cobre Bronze 
Massa (g) 79,6 80,7 79,8 80,8 81 
 
A sequência da análise dos materiais foi: zinco, alumínio, aço, cobre, bronze. Para 
iniciar de fato a experiência foi realizada a medida da temperatura inicial da água e, depois de 
estabilizar, o material (primeiro o zinco, depois os outros) foi colocado na água com um 
sensor de temperatura – sua temperatura inicial também foi medida. Analisando o gráfico 
formado, foi possível observar a variação de temperatura dos sistemas até que atingissem o 
equilíbrio térmico (ambos com o mesmo valor de temperatura ou valores bem próximos). A 
temperatura final do metal e do meio foram, então, obtidas. Esse mesmo processo foi 
realizado para os demais materiais e, a partir dos dados obtidos, foi possível calcular a 
quantidade de calor sensível trocado. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Inicialmente, foram obtidos os dados necessários para determinar a quantidade de 
calor trocado entre cada metal e o meio. E, usando a equação 01, consultando a massa (g) e os 
valores tabelados de calor específico (J /g°C) de cada material, tem-se: 
1. 1. Zinco 
 
 Ti (°C) Tf (°C) 
Água 60,11 49,23 
Zinco 23,92 45,23 
 
 
 
2. 2. Alumínio 
3. 
 Ti (°C) Tf (°C) 
Água 70,03 52,82 
Alumínio 23,88 51,68 
 
 
 
 
3. Aço 
 
 Ti (°C) Tf (°C) 
Água 73,92 59,28 
Aço 23,83 61,89 
 
 
 
 
4. Cobre 
 
 Ti (°C) Tf (°C) 
Água 60,07 50,73 
Cobre 23,52 46,88 
 
 
 
 
5. Bronze 
 
 Ti (°C) Tf (°C) 
Água 72,84 59,11 
Bronze 24,43 56,42 
 
 
 
 
 
 Os resultados que foram obtidos possibilitaram determinar a quantidade de calor 
sensível de cada material, que foi trocado com o ambiente (água). De fato, o equilíbrio 
térmico foi atingido, já que os valores de temperatura final da água e dos metais são bem 
próximos. Assim, obtivemos os seguintes resultados: 
Tabela 2 – Quantidade de calor sensível trocado 
MATERIAIS QUANTIDADE DE CALOR TROCADO 
Zinco 
Alumínio 
Aço 
Cobre 
Bronze 
 
 
5 CONCLUSÃO 
Levando em consideração tudo o que foi apresentado, é possível verificar que o 
experimento realizado referente à calorimetria atingiu o objetivo proposto. Por meio deste 
experimento determinou-se a quantidade de calor trocado nos materiais: zinco, alumínio, aço, 
cobre e bronze. Pode-se verificar também, por meio dos resultados, que os materiais atingiram 
o equilíbrio térmico com o meio (água), pois os valores de temperatura final foram bem 
próximos. O equilíbrio térmico é uma tendência natural, e pode ser observado no cotidiano. A 
explicação é simples: quando dois ou mais corpos, com temperaturas diferentes, são postos 
em contato, eles trocam calor entre si, até atingir o equilíbrio térmico. 
 
REFERÊNCIAS 
 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física: 
gravitação, ondas e termodinâmica. 10. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2016. 2 v.