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EQUIVALENTE MECÂNICO EQUIVALENTE MECÂNICO 
DA CALORIADA CALORIA
Motor de Stirling
Calor é a energia transferida entre 
um sistema e o seu ambiente devido 
a uma diferença de temperatura. A 
unidade de calor é a caloria.
Antes de se perceber que calor era 
energia transferida, a caloria foi 
definida como a quantidade de calor 
que aumenta a temperatura de 1 g 
de água de 14,5°C para 15,5°C. 
dQ = C dT sendo C = mc 
dQ = m c dT
C é a capacidade térmica. 
O calor específico c é a capacidade 
térmica por unidade de massa. 
Q = C ∆T= C ( Tf-Ti)
Relação entre calor e variação de 
temperatura
Calor e trabalho são energias 
trocadas entre sistemas. A 
diferença está no mecanismo. 
Em 1948 a comunidade científica 
decidiu que, já que calor é energia 
transferida, a unidade de calor no SI 
deveria ser o joule (J). 
Agora a caloria é definida como: 
1 cal = 4,1868 J (exatamente)
Nesta experiência mostraremos a 
equivalência entre calor e trabalho. 
Isto será feito determinando–se o 
“equivalente mecânico da caloria”.
Vamos encontrar a relação entre o 
trabalho realizado por uma fonte de 
energia elétrica, que cede energia a 
um sistema, e o calor que esse 
sistema absorve.
Montagem experimental
Fonte de tensão
Calorímetro
com resistência
Termômetro
Dispositivo experimental
calorímetro
resistor de 5,6 Ω
água
termômetro
Energia fornecida à água através do 
resistor
Aplicando-se uma voltagem V no resistor, 
uma corrente i circula no circuito. 
A potência (trabalho por unidade de tempo) 
fornecida pela fonte, P = V i , é transferida à
água pelo resistor, aquecendo-a. 
Mantendo-se o circuito ligado durante um 
tempo t, a energia transferida será: 
E = V i t
Calor recebido pela água, que 
resulta no aumento de temperatura
A energia fornecida pelo resistor induz 
um aumento ∆T da temperatura da 
água. Este aumento de temperatura 
indica que a água recebeu Q calorias. 
Q = m c ∆T
onde m é a massa de água, c o calor específico 
da água e ∆T a variação da temperatura. 
Igualando a energia fornecida pela 
fonte com a quantidade de calorias 
necessárias para gerar o aumento de 
temperatura observado, tem-se:
E = V i t ( joules) = m c ∆T(cal)
Essa relação permite determinar a 
relação entre o joule e a caloria.
Montagem experimental
Fonte de tensão
Calorímetro
com resistência
Termômetro
Coloque 100g de água fria no calorímetro. 
Agite suavemente até atingir o equilíbrio 
térmico. Meça a temperatura inicial da água 
com o termômetro.
Observe na fonte 
de tensão se ela 
está ajustada para 
12V. 
fonte de tensão em 
12V
Com a fonte desligada, 
monte a fonte de tensão, o 
calorímetro e o termômetro.
montagem do sistema com a fonte 
desligada
Ligue o circuito e acione o cronômetro, 
simultaneamente.
No amperímetro da fonte, meça a 
corrente elétrica que está circulando 
no resistor. 
Meça o tempo transcorrido até que a 
temperatura da água aumente de 20oC 
em relação à temperatura inicial. 
Calcule a energia fornecida pela fonte e 
transferida à água através do resistor 
(em J). 
( )JtiVE =
( ) ∆TcmcalQ =
Calcule a quantidade de calor 
necessária para aumentar de 20oC a 
temperatura da água (em calorias). 
c = 1cal / g oC , m = 120 g e ∆T = 20oC
Como o calorímetro não é ideal, ele 
absorverá parte do calor cedido à
água. Para levar em conta esse 
efeito, considera-se o “equivalente 
em água do calorímetro” que foi 
medido pelo fabricante e é igual a 
20g ( meq.calorímetro = 20g ) 
m = meq.calorímetro + mágua
Iguale a energia fornecida pela fonte ao 
calor recebido pelo sistema 
água+calorímetro para encontrar a 
relação experimental entre caloria e 
joule. 
( ) ( )joules t iV Tcmcalorias Q =∆=