Relatório Calorimetria

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
CALORIMETRIA
Discentes:
Isabela da Silva RA: *****
Engenharia de Produção- Confecção Industrial
Maringá- 22/02/2024
INTRODUÇÃO
A Calorimetria é um dos ramos de estudo no âmbito da Termodinâmica e vale salientar que na física é responsável
pelo desenvolvimento de equipamentos de conservação de temperatura, como garrafas térmicas, que mantém os
líquidos em temperatura conservada. Em nosso dia a dia pode estar presente até mesmo no preparo do café, que ao
fornecer calor para a água, podemos ter dois efeitos: ou ela sofre mudança na temperatura, ou o estado físico se
transforma (momento em que a água começa a ferver).
Neste relatório, via um calorímetro simples, iremos fornecer calor por meio de um sistema de aquecimento
(resistência e tensão) e obter a capacidade térmica do calorímetro (recipiente) usando a água como substância e
sabendo posteriormente o valor da capacidade térmica do recipiente, obter o calor específico de um óleo vegetal.
MATERIAIS UTILIZADOS
Neste experimento foram utilizados os seguintes materiais:
● 1 Calorímetro com tampa contendo agitador, motor do agitador, e resistor com cabo de conexão;
● 1 Fonte de DC;
● 1 Fonte para agitador;
● 2 Cabos de conexão com jacarés;
● balança;
● 1 Termômetro com borracha de vedação (o-ring);
● 1 Cronômetro;
● 1 Multímetro;
● Líquidos: água e óleo.
OBJETIVOS
A partir dos procedimentos experimentais espera-se obter a capacidade térmica do calorímetro e determinar o calor
específico de um óleo vegetal.
PROCEDIMENTOS
A montagem experimental foi feita com o auxílio do professor e seguiu conforme a imagem a seguir:
Fonte: Imagem elaborada e disponível na apostila de Física Experimental II da Universidade, UEM.
Diante disso, conectamos os fios na fonte de tensão DC, no multímetro e no termômetro como na foto a seguir:
Fonte: Foto tirada pelos autores
O experimento foi dividido em duas etapas, sendo:
Parte I – Obter a capacidade térmica do calorímetro:
➔ Verifique se o agitador está funcionando corretamente ligando a fonte e aumente a intensidade do botão seletor;
➔ Meça a resistência, à temperatura ambiente, utilizando um multímetro;
➔ Coloque água no calorímetro, faça a aferição da massa da água e anote o valor;
Observação: tomar cuidado para não transbordar a água ao colocar a tampa com o agitador e a resistência;
➔ Tampe e feche bem o calorímetro;
➔ Insira o termômetro no orifício existente na tampa.
Observação: para evitar perda de calor, coloque uma fita adesiva vedando o orifício. Exemplo na foto a
seguir:
Fonte: Foto tirada pelos autores
➔ Faça as devidas conexões dos fios e ligue o motor do agitador, para que o sistema entre em equilíbrio térmico;
➔ Mantenha o agitador ligado e conecte o fio que sai da tampa do calorímetro na fonte de tensão;
➔ Ligue a fonte e coloque em torno de 14 Volts;
Observação: o valor colocado deve ser mantido constante durante toda a coleta de dados.
➔ Espere que o termômetro atinja 30ºC e a partir desta temperatura, marque o tempo com ajuda de um cronômetro
de dois em dois graus sem pausa;
➔ Mantenha a tensão constante e anote a variação de corrente.
Parte II: Obter o calor específico de um óleo vegetal
➔ Jogue fora a água na pia, seque bem o calorímetro e os componentes da tampa que entraram em contato com a
água;
➔ Coloque óleo no calorímetro, faça a aferição da massa do óleo e anote o valor;
Observação: tomar cuidado para não transbordar o óleo ao colocar a tampa com o agitador e a resistência;
➔ Tampe e feche bem o calorímetro;
➔ Ligue a fonte e coloque em torno de 15 Volts;
➔ Mantenha a tensão selecionada constante e anote a variação de corrente;
➔ Anote o valor do tempo continuamente, para a variação da temperatura de dois em dois graus a partir de 30ºC.
➔ Após encerrar o experimento, zere e desligue todos os equipamentos e leve o calorímetro no balcão da pia e
deixe-o lá.
Observação: não jogar óleo na pia.
DADOS OBTIDOS EXPERIMENTALMENTE
Massa real da água = 322 𝑔/𝑚𝑙
Temperatura ambiente = 24.3℃
V (Tensão) =14,8
Água = 1cal/g℃
Massa real do óleo= 335 g/ml
Tabela 1- Dados Experimentais da temperatura, do tempo e da corrente para a água
TEMPERATURA(℃) TEMPO (s) i(A)
30 0 1.48
32 180,16 1.48
34 360,37 1.48
36 540,54 1.48
38 720,54 1.48
40 900,08 1.48
42 1020,55 1.48
M água= 322 g V= 14,8
Ra= 15,22 Ta= 24.3℃
Tabela 2- Dados experimentais da temperatura, do tempo e da corrente de óleo.
INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
Interpretação dos resultados da parte 1
1) a) Confeccione o gráfico da variação da temperatura (T) em (°C ) versus tempo (t) em (s) com os dados da
tabela 1.
TEMPERATURA(℃) TEMPO (s) i(A)
30 0 20.4
32 68,10 20.4
34 176,67 20.4
36 303,41 20.4
38 517,56 20.4
40 769,39 20.4
M óleo = 335 g/ml V = 14,8
Ra = 15,22 Ta = 23,9℃
1) c) Calcule quanto vale a capacidade térmica do calorímetro.
𝐶 = 𝑉²𝑅×𝑘 − 𝑚 × 𝑐 
𝐶 = 14,8²10×0,01 − 322 × 4, 18 
𝐶 = 219,040,1 − 322 × 4, 18 
𝐶 = 2190, 4 − 1345, 96 
𝐶 = 844 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃ 
Média da corrente entre as duas tensões: 17.6
Desvio Padrão: 4,804 com precisão (6/7 pela quantidade de vezes) ou 6.66 (sem precisão).
Resistência da tabela 1= 10,00 Resistência da tabela 2=0,72
2) a)Confeccione o gráfico da variação da temperatura (T) em (°C ) versus tempo (t) em (s) com os dados da
tabela 2.
2) c)Ache o valor do calor específico do óleo
𝐶 = 𝑉²𝑅×𝑘 − 𝑚 × 𝑐 
844 = 20,4²7,2×0,015 − 335 × 𝑐 
335𝑐 = 416,160,108 − 844 
335𝑐 = 3853 − 844 
𝑐 = 3009335 
𝑐 = 9𝑐𝑎𝑙/𝑔℃
2) d) Comparação de valor do calor específico do óleo com o valor teórico.
Valor teórico do óleo de soja: 0,47
Valor teórico experimental: 9
Desvio Percentual:
𝐷
𝑥
= 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜− 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
|| || × 100%
= 1,814.84𝐷
𝑥
= 0,47− 90,47
|| || × 100%
INTERPRETAÇÃO DAS FÓRMULAS UTILIZADAS
Lei da Conservação: O calor (Q) é definido como uma forma de energia em trânsito. Em dois corpos de diferentes
temperaturas, o calor cedido ( ) pelo corpo de maior temperatura será aquele absorvido ( ) pelo corpo de𝑄
𝑐𝑒𝑑𝑒
𝑄
𝑟𝑒𝑐𝑒𝑏𝑒
menor temperatura.
=𝑄
𝑐𝑒𝑑𝑒
𝑄
𝑟𝑒𝑐𝑒𝑏𝑒
A capacidade térmica de um corpo é dada
𝐶 = △𝑄△𝑇
pela quantidade de calor que é necessária para elevar de uma unidade (seja em Kelvin ou em graus Celsius) a
temperatura desse corpo.
Calor específico:
m = massa do líquido ou sólido.𝐶 = 𝐶𝑚
A unidade do calor específico é cal/gK ou J/kgK.
Q = mc∆T
Potência e Lei de Ohm: Potência instantânea em eletricidade é dada pelo produto da diferença de potencial entre dois
terminais de um dispositivo pela corrente que nela transita:
P = V i
Unidade: J/s. É a diferença de potencial (tensão), corrente (i ) e resistência (R):
V = Ri
Equação da Capacidade Térmica para o Experimento:
, onde k =𝐶 = 𝑉
2
𝑅𝑘 − 𝑚𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡 𝑐𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡
△𝑇
△𝑇
Desvio Padrão:
CONCLUSÃO
O objetivo deste experimento era obter a capacidade térmica do calorímetro e determinar o calor específico de um
óleo vegetal, no qual é possível concluir que o calor específico teve um resultado insatisfatório. Ou seja, podemos
concluir que houve possíveis erros na realização do experimento, resultando em um valor da fonte de calor e desvio
elevado, sendo diretamente somado ao resultado destes dados experimentais. Nesse sentido, o resultado obtido do
valor do óleo é desproporcional ao valor teórico.
BIBLIOGRAFIA
Material e apoio: Apostila de Física Experimental fornecida pelo professor.
Manual de Laboratório de Física Experimental II-Profa. Hatsumi Mukai e Prof. Paulo R. G. Fernandes-UEM.