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Medição do Calor Específico de Água e Metais

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Laboratório de Ciências 
Quinta aula de Física 
 
 
 
 
O CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA 
CALOR ESPECÍFICO DO ALUMÍNIO, LATÃO E FERRO 
 
 
MATERIAL USADO 
� 1 laptop 
� 1 fonte de tensão 
� 1 voltímetro 
� 1 interface 
� 1 termômetro 
� 1 Calorímetro com resisistor 
� 3 Corpos de prova (Latão, alumínio e ferro) 
� 1 vela. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
 
 A “capacidade térmica” é definida como a quantidade de energia (calor) necessária para provocar uma 
certa mudança na temperatura de um objeto. No sistema internacional, ela é medida em Joules por Kelvin. O 
“calor específico” é definido como a capacidade térmica por unidade de massa do objeto, dado no SI em Joules 
por Kelvin por kilograma: 
mT
Q
c
1
⋅
∆
∆
= 
então a variação de temperatura de um objeto em função da energia transferida será: 
mc
QT
⋅
∆
=∆ 
 Tradicionalmente, o calor específico de substâncias é medido também em “calorias”. Uma caloria é 
definida como a quantidade de energia necessária para aquecer 1 grama de água em 1 grau Celsius. Na 
experiência de hoje iremos medir o equivalente mecânico da caloria, utilizando o calor liberado por um resistor 
durante a passagem de corrente elétrica. 
 Vimos que a unidade de tensão elétrica, o Volt, é definido como a tensão necessária para que, durante a 
passagem de 1 Ampère por uma resistência, a potência dissipada seja 1 Watt: 
 
1 Watt = 1 Volt * 1 Ampère 
IVP ⋅= 
 
Se o calor dissipado pelo resistor for integralmente transferido para a substância cuja temperatura desejamos 
mudar, então 
tPQ ∆=∆ , 
onde t∆ é o intervalo de tempo durante o qual a potência é dissipada no resistor. A variação da temperatura do 
objeto será então: 
t
mc
PT ∆
⋅
=∆ 
 
Outra maneira de escrever a equação (5) é 
 
))(()( 00 tt
mc
PTtT −
⋅
+= 
 
 
(1) 
(2) 
(3) 
(4) 
(5) 
(6) 
 
Procedimento 1 - Calor específico da água: 
 
1) Com a ajuda de uma proveta graduada ou uma balança, coloque 100 ml (100 g) de água dentro do 
calorímetro. 
 
2) Monte um circuito para aquecimento da água conforme a figura abaixo. Deixe desconectado por enquanto 
um dos fios que vai até a fonte de tensão. ATENÇÃO: NUNCA LIGUE O RESISTOR DO CALORÍMETRO 
FORA DA ÁGUA!!! 
 
 
 
3) Coloque o termômetro da interface de aquisição de dados no buraco na tampa superior do calorímetro. 
Certifique-se de que o termômetro não encoste no resistor dentro do calorímetro, mas que tenha uma parte 
submersa na água. 
 
4) Verifique que a temperatura medida se mantenha razoavelmente constante. Agite levemente o calorímetro 
para que todo o conjunto entre em equilíbrio térmico. 
 
 
6) Ajuste o programa de aquisição de dados para que realize uma medida por segundo durante 15 minutos. 
 
7) Pressione o botão “Collect” no software de aquisição de dados. A partir daí, agite levemente o calorímetro 
em intervalos de tempo regulares, para garantir a homogeneidade da temperatura dentro do calorímetro 
 
8) Ligue a fonte de tensão e ajuste a voltagem para cerca de 6 Volts. Depois, ligue o fio que estava conectado e 
regule a corrente da fonte, no botão “Corrente”, para que esta fique em 1,00 A. A tensão agora não será mais 6 
V mas não importa. Anote a tensão medida no voltímetro, ela é a mesma que aparece no mostrador da fonte de 
tensão? 
 
À medida que o tempo for passando, a temperatura irá gradualmente aumentando, e você deve obter um gráfico 
como o da figura abaixo. Deixe que a medida leve uns 10 a 15 minutos. 
 
 
 
9) Clique em ANALYSE, depois em LINEAR FIT. Então aparecerá um caixa de texto parecida com esta 
mostrada logo abaixo. O programa irá tentar ajustar uma reta cuja equação é dada por y = m x + b 
 
 
Agora responda as seguintes perguntas: 
 
a) Qual a potência dissipada pelo resistor dentro do calorímetro? Ela se manteve constante? 
 
b) Porque há a necessidade de realizar esta experiência com o calorímetro, e não um recipiente qualquer? 
 
c) Qual a relação entre os coeficientes do ajuste linear realizado pelo sotware e os parâmetros da equação (6)? 
 
d) Qual o valor que você obteve para o calor específico da água? 
 
 
 
Procedimento 2 - Calor específico dos corpos de prova. 
 
1) Com a ajuda de uma proveta graduada ou uma balança, coloque 100 ml (100 g) de água dentro do 
calorímetro. Usando a balança, meça a massa dos corpos de prova que serão utilizados na experiência. 
 
2) Insira o termômetro no corpo de prova e o conjunto dentro do calorímetro, como mostra a figura (I). Aperte o 
botão “collect” para iniciar a aquisição de dados. Aguarde um minuto agitando levemente o calorímetro para 
que o conjunto entre em equilíbrio térmico. 
 
3) Retire o corpo de prova com o termômetro e coloque sobre a vela, como mostra a figura (II). Deixe o corpo 
de prova atingir cerca de 80 graus. 
 
4) Afaste o corpo de prova da vela e espere alguns segundos para homogeneizar a temperatura no corpo de 
prova, como mostra a figura (III). 
 
5) Coloque o corpo de prova com o termômetro de volta dentro do calorímetro, como a figura (IV) só que com a 
tampa no lugar. Aguarde alguns segundos para que o corpo de prova entre em equilíbrio térmico com a água e o 
calorímetro, agitando levemente o calorímetro. 
 
6) Agora responda: 
 
a) Qual a variação da temperatura da água, antes e depois da realização do procedimento? 
 
b) Sabendo que o calor específico da água é 4,18 J g-1 K-1, qual o calor cedido pelo corpo de prova à água? 
 
c) Qual a variação da temperatura do corpo de prova, do instante em que ele foi mergulhado novamente no 
calorímetro até a temperatura se estabilizar? 
 
d) Usando as respostas das questões (b) e (c), qual o calor específico do corpo de prova? 
 
e) Usando a inclinação média do gráfico obtido na etapa (II) e as respostas anteriores, estime a potência 
transferida ao corpo de prova pela vela. 
 
 
 
 
 
 
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