Prévia do material em texto

Experimento Determinação do calor específico de um sólido
Prof. Manassés
Calor específico é uma grandeza física que define a variação térmica de determinada
substância ao receber determinada quantidade de calor. Também é chamado de
capacidade térmica mássica. É constante para cada substância em cada estado físico.
Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância (em determinado estado
físico).
Mais especificamente, o calor específico pode ser entendido como a quantidade de
calor que deve ser retirado ou fornecido a um corpo para que 1 g dessa substância
tenha variação de temperatura em 1°C. Matematicamente pode ser expresso como:
/
Onde:
c - calor específico;
Qm- Quantidade de calor;
m = massa;
T - variação de temperatura.
A unidade no SI é J/(kg.K) (joule por quilogramas e por Kelvin). Uma outra unidade mais
usual para calor específico é cal/(g.°C) (caloria por grama e por grau celsius).
A quantidade de energia térmica (calor sensível) que é retirada ou fornecida a um corpo e é
capaz apenas de gerar variação de temperatura é dada pela equação a seguir: 𝑄 = 𝑚𝑐∆T
Substância Calor específico / °
Água 1,0
Álcool 0,58
Alumínio 0,22
Ar 0,24
Carbono 0,12
https://www.fisica.net/constantes/calor-especifico-c.php#
https://www.fisica.net/constantes/calor-especifico-c.php#
Chumbo 0,031
Cobre 0,094
Ferro 0,11
Gelo 0,5
Hélio 1,25
Hidrogênio 3,4
Latão 0,092
Madeira 0,42
Mercúrio 0,033
Nitrogênio 0,25
Ouro 0,032
Oxigênio 0,22
Prata 0,056
Rochas 0,21
Vidro 0,16
Zinco 0,093
OBJETIVOS
Este roteiro sugere dois procedimentos para a determinação do calor específico de
substâncias e como proceder para obter medidas confiáveis e precisas. No decorrer da
prática você será instigado a obter a capacidade térmica do calorímetro, como também,
os valores dos calores específicos de alguns metais e os respectivos erros. Aprender
como calcular calores específicos, reproduzindo valores já tabelados com erros
experimentais razoáveis, tornando-o confiante no que você aprendeu teoricamente,
familiarizando-o com os procedimentos laboratoriais e colocando a par das dificuldades
experimentais.
Verificar a transformação de energia elétrica em energia térmica e sua influência na
temperatura do sistema;
Determinar se o calorímetro utilizado é adequado a esta prática experimental;
Determinar o calor específico de corpos calorimétricos em liga de cobre, latão e alumínio.
Materiais utilizados
1 Calorímetro com agitador
1 termômetro 10 - 110 °C
1 pinça
corpos de prova com alça para transporte (alumínio, latão e aço)
1 proveta graduada
1 fonte térmica
1 becker com 100 ml de água destilada
1 balança
Procedimento experimental
ADVERTÊNCIAS (i) Não ligue o aquecedor fora da água; (ii) Não retire o aquecedor da
água imediatamente após o término do experimento; (iii) Durante o processo de
aquecimento, faça a homogeneização da temperatura misturando a água levemente;
Determinando a capacidade térmica do calorímetro.
1- Adicione 100 ml de água em temperatura ambiente (Ta) no calorímetro, tampe o conjunto
e introduza o termômetro na água. Meça a temperatura e anote na folha de dados.
2- Aqueça 100 ml de água em um becker, meça a temperatura (Tq) e anote na folha de
dados.
3- Em seguida adicione 100 ml de água quente ao calorímetro e feche rapidamente para
evitar “perda” de calor para o ambiemte.
4- Agite a mistura lentamente por 2 minutos e em seguida meça a temperatura de equilíbrio
(Teq) do líquido dentro do calorímetro e anote na folha de dados.
5- Repita os passos de 1 a 5 por três vezes.
Determinando calor específico de um metal
1- Meça a massa de cada corpo de prova 5 vezes e anote na folha de dados;
2- Adicione 100 ml de água em temperatura ambiente (Ta) no calorímetro, tampe o conjunto
e introduza o termômetro na água;
3- Coloque o corpo de prova em um recipiente contendo água quente e aguarde por 2
minutos para alcançar o equilíbrio;
4- Meça a temperatura da água quente (que será considerada como a temperatura do corpo
de prova Tcp) e a temperatura da água no calorímetro (Ta) e anote na folha de dados.
Certifique-se que o termômetro está tocando o líquido!
5- Retire o corpo de prova do recipiente aquecido e coloque no calorímetro, de forma que o
mesmo fique completamente submerso. Tampe o calorímetro. (Este processo deve ser
realizado com atenção e agilidade para evitar “perdas” excessivas de calor).
6- Agitar devagar e constantemente a mistura. Leia e anote a temperatura máxima
alcançada pelo fluido no calorímetro.
7- Repita os passos de 2 a 7, três vezes para cada corpo de prova.
Tratamento de dados
Com os dados obtidos obtenha a capacidade térmica do calorímetro;
Obtenha o calor específico de cada corpo de prova;
Discuta os resultados encontrados explorando o fenômeno físico;
Calcule e discuta os erros;
Responda qual a influência do valor do calor específico na variação da temperatura de um
corpo.
É possível medir o calor específico de qualquer substância por estes procedimentos? Por
exemplo, gelo, sal, oxigênio.
Você seria capaz de propor um aparato diferente para medir o calor específico? Ou ainda,
você seria capaz de propor melhorias nesta prática de medir o calor específico para diminuir
os erros percentuais encontrados?
Construa um gráfico que mostre a tendência de evolução de variação de temperatura com o
calor específico dos materiais.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física – Gravitação,
ondas e Termodinâmica. Volume 2. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009