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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
ANA LUIZA SAUDE DAMIANCE RIBEIRO
GEOVANE TESSINARI DE AGUIAR
JOÃO MARCOS RIBEIRO BENTO
NATÁLIA SALDANHA AMORIM
VINICIUS OLIVEIRA DE SOUSA
CALOR ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS
RIO BRANCO, ACRE
FEVEREIRO, 2023
ANA LUIZA SAUDE DAMIANCE RIBEIRO
GEOVANE TESSINARI DE AGUIAR
JOÃO MARCOS RIBEIRO BENTO
NATÁLIA SALDANHA AMORIM
VINICIUS OLIVEIRA DE SOUSA
CALOR ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS
Relatório apresentado à disciplina de
Laboratório de Física Geral II do Curso
de Bacharelado em Engenharia
Elétrica da Universidade Federal do
Acre. Orientador: Prof. Antonio
Romero da Costa Pinheiro.
RIO BRANCO, ACRE
FEVEREIRO, 2023
OBJETIVO
Determinar o calor específico de sólidos (Alumínio e Cobre) usando o
método das misturas.
INTRODUÇÃO
Do ponto de vista prático, quando permitimos dois ou mais corpos trocam
calor até atingirem o equilíbrio térmico, o fazemos dentro de um dispositivo
chamado calorímetro, que evita as trocas de calor com o meio externo. O
calorímetro permite que determinemos experimentalmente o calor específico de
uma substância (Cx).
Basicamente, um calorímetro é constituído de um vaso calorimétrico metálico,
revestido de material isolante para evitar troca de calor como ambiente externo.
Além disso, ele possui uma tampa que permite fechá-lo perfeitamente. Um
termômetro, que fica sempre imerso, assinala a temperatura da água contida no
calorímetro. A figura abaixo mostra o diagrama de um Calorímetro de Misturas.
Para aumentar a temperatura de um corpo homogêneo deve-se fornecer calor ao
mesmo. A transferência de calor é garantida pelo princípio termodinâmico que diz:
"O fluxo de calor é sempre do corpo de maior temperatura para o de menor
temperatura”. A quantidade de calor (Q) transferida é proporcional à massa (m)
do corpo e a variação de temperatura (∆T). Ou seja:
𝑄 = 𝑐 𝑚 ∆𝑇 (1)
onde é o calor específico.𝑐
Deve-se notar que o calor específico é uma propriedade da substância, e,
portanto, é uma importante constante física. Podemos definir ainda a capacidade
calorífica (C) de um sistema como sendo:
𝐶 = 𝑐 𝑚 (2)
No método das misturas, geralmente se aquece uma amostra do material em
estudo e depois a coloca num vaso calorimétrico com água fria (temperatura
ambiente). Sendo
, e as quantidades de calor trocadas pelo calorímetro, pela água e𝑄
𝑐𝑎𝑙
𝑄
á𝑔𝑢𝑎
𝑄
𝑥
pelo corpo , respectivamente. Temos, portanto, para o conjunto,𝑥
calorímetro-água-corpo (termicamente isolado) a seguinte equação:
𝑄
𝑐𝑎𝑙
+ 𝑄
á𝑔𝑢𝑎
+ 𝑄
𝑥
= 0 (3)
Tendo em vista a equação fundamental da calorimetria e admitindo que não haja
mudanças de fase de nenhum dos elementos do conjunto, a equação 3 pode ser
escrita, no equilíbrio térmico, como sendo:
𝑚
𝑐𝑎𝑙
𝑐
𝑐𝑎𝑙
∆𝑇
𝑐𝑎𝑙
+ 𝑚
𝑎
𝑐
𝑎
∆𝑇
𝑎
+ 𝑚
𝑥
𝑐
𝑥
∆𝑇
𝑥
= 0 (4)
ou
𝐶 𝑇
𝑒
− 𝑇
𝑎( ) + 𝑚𝑎𝑐𝑎 𝑇𝑒 − 𝑇𝑎( ) + 𝑚𝑥𝑐𝑥 𝑇𝑥 − 𝑇𝑥( ) = 0 (5)
ou seja:
𝑐
𝑥
=
(𝐶+𝑚
𝑎
𝑐
𝑎
)(𝑇
𝑒
−𝑇
𝑎
)
𝑚
𝑥
(𝑇
𝑥
−𝑇
𝑒
) (6)
onde
é a massa da água;𝑚
𝑎
é a massa da amostra do sólido;𝑚
𝑥
é a temperatura de equilíbrio térmico;𝑇
𝑒
e são a temperatura inicial da água;𝑇
𝑎
𝑇
𝑐𝑎𝑙
é a temperatura inicial da amostra;𝑇
𝑥
o calor específico da amostra;𝑐
𝑥
 é
é a capacidade calorífica do calorímetro;𝐶
é o calor específico da água ( ).𝑐
𝑎
1 𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑜𝐶
MATERIAL UTILIZADO
- Calorímetro de misturas;
- Balança;
- Pinça;
- Termômetro;
- Sistema de aquecimento;
- Béquer;
- Amostras de sólidos (Al e Cu);
- Bico de bunsen.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
4.1 Determinação da capacidade calorífica C do conjunto calorimétrico
a) Colocar no vaso calorimétrico uma certa massa de água
( ) a uma temperatura , ambiente, e deixar o sistema entrar em𝑚
𝑎
~150 𝑔 𝑇
0
equilíbrio;
b) Aquecer outra quantidade de água ( ) à temperatura ( ).𝑚
1
~150 𝑔 𝑇
1
100𝑜 𝐶
Ler sempre a temperatura da água em ebulição antes de adicionar no
calorímetro;
c) Introduzir rapidamente a massa de água no calorímetro e ler a𝑚
1
temperatura máxima que o conjunto atinge;𝑇
𝑒
d) Repetir o experimento 5 vezes e calcular e o desvio médio das medidas,𝐶
.𝐷𝑀 =
𝑥
𝑖
−𝑥|||
|||
𝑛
Para calcular a capacidade calorífica , no caso de um calorímetro real, isto é,𝐶
sempre ocorre a troca de calor com a substâncias em seu interior, devemos
considerar esta troca no sistema isolado,
𝐶 = 𝑚
1
𝑐
𝑎
(𝑇
1
−𝑇
𝑒
)
(𝑇
𝑒
−𝑇
0
) − 𝑚𝑎𝑐𝑎
Tabela 1: Medidas experimentais para a determinação da capacidade do
calorímetro.
𝑚
𝑐𝑎𝑙
(𝑔) 𝑚
𝑐𝑎𝑙
+ 𝑚
𝑎
𝑚
𝑐𝑎𝑙
+ 𝑚
𝑎
+ 𝑚
𝑎(𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒)
𝑇
0
(℃) 𝑇
𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜
(℃) 𝑇
𝑒
(℃)
4.2 Calcular o calor específico dos sólidos
a) Colocar no calorímetro uma massa da água ( ) à temperatura ;𝑚
𝑎
~150 𝑔 𝑇
0
b) Aquecer separadamente o corpo cujo calor específico se quer determinar.
Isso pode ser feito colocando o corpo imerso em um recipiente com água
aquecida. A temperatura inicial do corpo deverá ser tomada como sendo igual
à temperatura de estabilização do sistema água+corpo;
c) Introduzir rapidamente o sólido no calorímetro e esperar a temperatura
estabilizar. Anotar o máximo valor de temperatura do conjunto e calcular o
valor de ;𝑐
𝑥
Repita o processo 3 vezes para cada sólido e compare o valor do calor
específico encontrado para cada sólido com valor teórico( ).𝑐
𝑃𝑏
= 0, 031 𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑜𝐶
𝐸𝑟
%
=
𝑐
𝑡𝑒𝑜
−𝑐
𝑒𝑥𝑝| |
𝑐
𝑡𝑒𝑜
×100%
Tabela 2: Medidas experimentais para a determinação do calor específico dos
sólidos.
Material 𝑚
𝑐𝑎𝑙
+ 𝑚
𝑎
𝑚
𝑐𝑎𝑙
+ 𝑚
𝑎
+ 𝑚
𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜
𝑇
0
(℃) 𝑇
𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜
(℃) 𝑇
𝑒
(℃)
𝑃𝑏
RESULTADOS
4.1
a) Massa de água fria = 129g
Volume = 130ml
Temperatura da água fria = 25°
b) Massa de água quente = 151g
Volume =150ml
Temperatura da água quente = 87°
c) Equilíbrio térmico = 55°
Temperatura ambiente = 24°
d) Aplicando na fórmula da imagem.
151 · (87−55)(55−24) − 129 · 
(25−24)
(55−24) = 151, 71
4.2
a) Massa de água fria = 129g
Volume = 130ml
Temperatura da água fria = 25°
b) Massa do sólido (Pb) = 87,7g
Volume = 150ml
Temperatura da água para aquecer o sólido =90°
c) Equilibrio termico = 26°
Temperatura ambiente = 24°
d) Aplicando na fórmula da imagem
 129(26−25)87,7(26−90) −
151,7(26−24)
87,7(26−90) = 0, 031
CONCLUSÃO
Concluiu-se com esse experimento que foi possível alcançar todos os
objetivos levantados de mencionar todas as trocas de calor envolvidas no
processo e determinar o calor específico do corpo de chumbo. A experimentação
resultou em valores experimentais para o valor teórico.
REFERÊNCIAS
BAUER, W.; WESTFALL, G. D.; DIAS, H. Física para Universitários:
Relatividade, oscilações,
ondas e calor. São Paulo: McGraw-Hill, 2013.
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física:
gravitação, ondas e
termodinâmica 9ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v.2.
Sears, F.; Zemansky, M.W. e Young, H.D., Física II Mecânica da Partícula e
dos Corpos Rígidos. 2
ed. Rio de Janeiro: LTC. 1990.