lAB CALORIME UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA (1) (1) (1)

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UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO AMAZONAS ESCOLA SUPERIOR DE 
TECNOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABRAAM BRAZÃO BUZAGLO 
HECTOR REIS ALMEIDA 
 
 
 
 
 
 
 LABORATÓRIO DE FÍSICA I 
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO DE CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA
Trabalho solicitado pelo 
Professor Jose Luiz Nunes De 
Mello, visando a obtenção de 
nota parcial para os alunos 
Hector Reis Almeida e Abraam 
Brazão Buzaglo, como 
avaliação da matéria 
Laboratório de Física I. 
 
OBJETIVOS DO EXPERIMENTO 
 
Este trabalho foi desenvolvido a partir de um experimento realizado para 
quantificar o calor específico da água. O experimento consiste em fornecer energia 
elétrica a um aquecedor enquanto se mede a temperatura T da água em função do tempo 
t, usando um esquema de aquecimento ligado diretamente à rede elétrica. A partir da 
medição das temperaturas inicial e final e da corrente elétrica, podemos verificar a 
grandeza física em estudo. Para melhor interpretação do experimento a capacidade 
térmica ou capacidade calorífica é uma grandeza física que determina a variação térmica 
de um corpo ao receber determinada quantidade de calor. 
O valor da capacidade térmica é correspondente à quantidade de calor necessária 
para elevar a temperatura do corpo em uma unidade de variação de temperatura. Calor 
específico 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). A capacidade térmica 
caracteriza o corpo, enquanto que o calor específico caracteriza a substância que o 
constitui. Dois corpos de massas e de substâncias diferentes podem possuir a mesma 
capacidade térmica. Dois corpos de massas diferentes e de mesma substância possuem 
capacidades térmicas diferentes, mas o mesmo calor específico. 
Estas grandezas estão também relacionadas com as interações intermoleculares, a 
estabilidade de uma fase, a condutividade térmica e a capacidade de armazenar energia. 
 
 
 
 
 
 
 
Parte teórica 
 
O experimento ao qual se refere o presente relatório aborda o tema da Calorimetria, o 
estudo das transferências de energia entre objetos na forma de calor. 
De acordo com o guia desse experimento a equação que agrega todas as variáveis 
presentes no aparato experimental montado é: 
 
𝑇 = 𝑇𝑜 +
𝐼𝑉
𝑚𝑐+𝐶𝑐
 (1) 
 
É possível enxergar a relação dessa equação com o formato de uma função linear do tipo: 
𝑦 = 𝐴 + 𝐵𝑥, onde “𝐴” e “B” se relacionam com a equação acima da seguinte forma: 
 
𝐵 =
𝐼𝑉
𝑚𝑐+𝐶𝑐
 𝐴 = 𝑇𝑜 (2) e (3) 
 
 
Os coeficientes citados são obtidos através da aplicação da Regressão Linear com base 
nos dados obtidos na fase experimental. Os coeficientes são obtidos com base nos 
cálculos abaixo: 
 
𝐵 =
𝑛 ∑ 𝑥𝑖𝑦𝑖− ∑ 𝑥𝑖𝑦𝑖
𝑛 ∑ 𝑥𝑖
2
− (∑ 𝑥𝑖)
2
 𝐴 =
∑ 𝑦𝑖−𝑛𝐵.∑ 𝑥𝑖
𝑛
 (4) e (5) 
 
Onde (xi,yi) são os pares ordenados obtidos experimentalmente, conforme será 
demonstrado no decorrer do relatório através de tabelas e gráficos. 
As incertezas para os valores de “a” e “b” também são descritas através de equações, as 
quais seguem: 
 
 𝜎𝑏 =
𝑆
𝑛−2
[
∑ 𝑥𝑖2
𝑛∑ 𝑥𝑖2− (∑ 𝑥𝑖)2
] 𝜎𝑎 =
𝑆
𝑛−2
[
1
𝑛∑ 𝑥𝑖2− (∑ 𝑥𝑖)2
] (6) e (7) 
 
 
O termo “S” acima se refere ao coeficiente de correlação linear dado por: 
 
 
 𝑆 = ∑𝑛𝑖−1 [𝑦𝑖 − 𝑎𝑥𝑖 − 𝑏]
2 (8) 
Como sugere o título do presente relatório, o objetivo do experimento é determinar a 
capacidade térmica da água (c), que pode ser obtida, depois de feita a Regressão Linear, 
através da manipulação da relação (2): 
 
𝑐 =
𝑉𝑖
𝐵
−𝐶𝑐
𝑚
 (9) 
 
 
Por fim, é válido ressaltar que, as medidas laboratoriais são imprecisas, logo, é 
necessário calcular esses valores de incerteza para que os resultados tenham validade. A 
expressão para a incerteza da capacidade térmica segue abaixo: 
 
𝜎𝑐 = √(√(√(
𝜎𝑖
𝑖
)
2
+ (
𝜎𝑣
𝑣
)
2
+ (
𝜎𝑎
𝑎
)
2
×
𝑉𝑖
𝑎
)
2
+ (𝜎𝑐𝑐)
2)
2
+ (
𝜎𝑚
𝑚
)2 (10) 
 
 
Observe a presença de 3 (três) termos até então desconhecidos: 𝜎𝑣, 𝜎𝑚 e 𝜎𝑖, os 
quais correspondem às incertezas, respectivamente, da tensão, da massa e da corrente 
elétrica. Entretanto, os valores previamente citados foram fornecidos pelos 
equipamentos 
utilizados para a tomada de medidas laboratoriais, os quais serão descritos com maior 
rigidez na Parte Experimental do presente material. Tais valores estão explicitados 
abaixo: 
 
𝜎𝑖 𝜎𝑣 𝜎𝑚 
2% 2% 5% 
 
 
 
Figura SEQ Figura \* ARABIC 4 - 
Amperímetro 
Figura 4 - Amperímetro 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
No dia 21 de outubro de 2021, no prédio da Escola superior de tecnologia da UEA, 
foi ministrada pelo professor Jose Luiz Nunes De Mello aula prática referente ao curso 
de Laboratório de física I. Seu início foi realizado com uma breve explicação dos 
conceitos, unidades e medidas que circundam o calor específico, logo nos foram 
apresentados os instrumentos para a realização do experimento em questão, que são: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Amperímetro Figura 2 – Copo Becker em vidro 
Figura SEQ Figura \* ARABIC 2 - 
Copo Becker em vidro 
Figura SEQ Figura \* ARABIC 1– 
Recipiente térmico isolado 
Figura 3 - Termômetro digital Figura SEQ Figura \* ARABIC 3 - 
Aquecedor e misturador 
Figura 1 - Copo Becker em vidro Figura 2 – Recipiente térmico isolado 
Figura 3 - Aquecedor e misturador 
 
Figura SEQ Figura \* ARABIC 5 - 
Termômetro digital 
Figura SEQ Figura \* ARABIC 6 – Fonte de 
tensão 
Figura 5 – Fonte de tensão 
Figura 6 - Termômetro digital 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fomos instruídos a colocar 150 ml de água comum, em um becker de vidro, logo 
após colocar em um recipiente isolado que possui proteção térmica, para evitar maiores 
incertezas quanto ao experimento referente a mudança de temperatura por agentes 
externos. Fomos avisados para ligar o aquecedor apenas quando estivesse em contato com 
a água pois acidentes como esses já haviam acontecido, com casos de curto, a carga seguia 
da fonte com o intermédio do amperímetro, conectando assim os cabos do resistor nos 
respectivos bornes de mesma cor na tampa do calorímetro, assim dando o início a observação 
do experimento. A presença do termômetro nos tornou fundamental para a execução deste 
experimento, com o auxílio do cronômetro de um dispositivo celular obtivemos os 
intervalos de tempo e temperatura. Assim foi realizada por duas vezes, trocando a água, 
esperando o recipiente voltar à temperatura ambiente e tornar a aquecer 150 ml de água 
novamente, mas com intervalo de tempo distintos. O responsável pela turma, professor 
Jose Luiz Nunes De Mello nos direcionou um guia com os dados básicos da experiencia e 
qual medições e observações precisávamos extrair, de modo que está exposto até então 
neste relatório em conjunto com os gráficos e tabelas que foram gerados a seguir. 
Para a realização do experimento, foram utilizados um béquer preenchido com 150 ml 
(150 g) de água proveniente da torneira (Figura 1), um recipiente isolado termicamente 
(Figura 2) com uma tampa associada a um conjunto de duas resistências (R=22Ω), 
associadas em paralelo (Figura 3) com a resistência equivalente dada por Req = 11 Ω, um 
amperímetro com um conjunto de fios condutores (Figura 4), uma fonte de tensão 
contínua (Figura 5) ajustada para fornecer 20 V, um cronômetro de celular e um 
termômetro digital (Figura 6). 
 
 
 
 Os dados obtidos nesta experiência em duas etapas foram: 
 
Na primeira aferição demedidas: 
Medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
Temperatura (°C) 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 
Tempo (s) 0 39,75 84,77 123,38 167,01 214,11 257,69 301,75 346,73 391,56 437,78 
 
Na segunda aferição de medidas: 
Medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
Temperatura (°C) 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 
Tempo (s) 0 45,03 85,28 124,76 170,64 208,04 249,24 298,97 344,05 387,67 431,65 
 
Ao construir um gráfico com os dados acima temos: 
 
Isolando cada aferição e fazendo a regressão linear para cada uma, temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Regressão Linear (Medida 1) 
Y=A+BX 
 
Parâmetro Valor Incerteza 
--------------------------------------------------------
- 
A 30,21102982 0,00001039 
B 0,045539143 0,00882105 
--------------------------------------------------------
- 
 
Regressão Linear (Medida 2) 
Y=A+BX 
 
Parâmetro Valor Incerteza 
--------------------------------------------------------- 
A 26,092924 0,00001941 
B 0,0464678 0,01628835 
--------------------------------------------------------- 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
Por meio deste experimento obtivemos resultados pelos quais foram possíveis determinar 
o calor específico da água através do aquecimento gerado pela energia elétrica do resistor, 
fenômeno que é conhecido como Efeito Joule 
Os resultados obtidos através das equações (9) e (10) seguem abaixo: 
Capacidade térmica para os dados da primeira aferição: C=3,9±0,4 𝐽 ⁄ 𝑔.℃ 
Capacidade térmica para os dados da segunda aferição: C=3,8±0,4 𝐽 ⁄ 𝑔.℃ 
 
É possível ainda, obter uma média das capacidades térmicas obtidas com base nos 
procedimentos previamente descritos, o resultado para esta medida segue abaixo: 
 
C média = 3,8±0,5 𝐽 ⁄ 𝑔.℃ 
 
Pudemos perceber também o quão é complicado lidar com esses experimentos e com suas 
precisões, e tivemos que estar sempre calibrado e revendo nossos instrumentos e nossas 
medidas para que não houvessem erros sistemáticos ou aleatórios. A acurácia dos dados 
também tem um bom grau de precisão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAL 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física – Gravitação, 
ondas e Termodinâmica. Volume 2. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009 
Guia Laboratório de Física I – Experimento: Calor específico da água