Física Dinâmica e Termodinâmica - A3

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LABORATÓRIO DE FÍSICA 
CALOR ESPECÍFICO DE CORPOS SÓLIDOS 
1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO 
CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 
E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 
 
 
𝑐𝑎𝑙 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DOS 
RESULTADOS 
 
1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento. 
 
 
 
 
Corpo de 
prova 
Massa de 
água (m1) 
(g) 
Massa do corpo 
de prova (m2) 
(g) 
Temperatura 
calorímetro + água 
(T1) (°C) 
Temperatur 
a do corpo 
(T2) (°C) 
Temperatura 
de equilíbrio 
(T3) (°C) 
Ferro 91,92 392,38 25,3 86,1 39,1 
Alumínio 91,92 101,02 25,3 89,7 39,7 
Tabela 1 – Valores coletados no experimento 
 
 
 
2. Considerando que o calor liberado pelo corpo de prova deve ser igual ao calor 
absorvido pela água e pelo calorímetro, calcule o calor específico do ferro e do 
alumínio. 
R: Calor específico do Ferro 
 c = 91,92 x 1 x 1 (39,1 – 25,3) 
 292,38 x (39,1 – 86,1) 
 c = 0,0923 cal / g °C 
 
3. Compare os valores de calor específico obtidos no experimento com os 
tabelados. Qual foi a porcentagem de erro? (𝑐𝐴𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 = 0,22 
𝑔.℃ 
e 𝑐𝐹𝑒𝑟𝑟𝑜 = 
0,11
 𝑐𝑎𝑙 ). 
𝑔.℃ 
 
R: 
 
 
Material Tabela Experimento Erro % 
Ferro 0,11 0,09 16,0 
Alumínio 0,22 0,22 0 
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CALORIMETRIA 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
PARTE I – DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE TÉRMICA DE UMA CALORÍMETRO 
 
 
A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da 
conservação de energia: 
 
QCEDIDO = QRECEBIDO 
 
QCEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
 
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) 
C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC) 
 
 
Onde: 
 
C = capacidade térmica do calorímetro; 
m1 = massa de água; 
c = calor específico da água (1cal/g °C); 
T1= temperatura da água quente; 
Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; 
TC = temperatura no interior do calorímetro 
 
1. Com os dados obtidos, calcule a capacidade térmica do calorímetro. 
 
 R : C = 9 0 , 6 1 . 1 . ( 8 5 , 8 – 8 2 , 5 ) / 8 2 , 5 - 7 5 ) 
 C = 3 9 , 9 c a l / g ° C 
 
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 PARTE II – DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS 
 
 
 
A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da 
conservação de energia: 
QCEDIDO = QRECEBIDO 
 
QCEDIDO PELO ÓLEO QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
 
 
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) 
c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf) 
 
 
Onde: 
 
 
C = capacidade térmica do calorímetro; 
m1 = massa de óleo; 
c = calor específico do óleo; 
 
T1= temperatura do óleo quente; 
 
Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; 
TC = temperatura no interior do calorímetro 
 
 
1. Com os dados obtidos, calcule o calor específico do óleo. Compare o valor obtido 
com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na internet. 
Justifique eventuais diferenças. 
 R: 92,21 . C . (93,5 – 76,7) = 5,72 . (76,7 – 74,7) 
 C = 0,086 cal/ g.°C 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
PARTE I - DETERMINAIÃO DO COEFICIENTE DE DILATAIÃO LINEAR 
 
1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos durante a primeira parte do experimento. 
Utilize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada 
material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L0 = 
500 mm. 
 
 
Material T0 (°C) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) α (°C-1) 
Cobre 24,9°C 0,86 97,2°C 72,3 2,38 x 10-³ 
Latão 24,9°C 0,69 97,2°C 72,4 1,91 x 10-³ 
Aço 24,9°C 0,40 97,2°C 72,2 1,11 x 10-³ 
Tabela 1 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes materiais 
 
 
∆𝐿 = 𝛼. 𝐿0. ∆𝑇 (1) 
 
 
 
 
2. Pesquise na internet o valor do coeficiente de dilatação de cada material e 
compare com o calculado. Justifique eventuais diferenças. 
R: Os valores encontrados são bem próximos dos experimentos, e as diferenças 
podem ser ocasionadas por erros de aferição situações climáticas ou 
arredondamentos. 
 
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PARTE II: VARIAIÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE UM TUBO 
METÁLICO EM FUNIÃO DO SEU COMPRIMENTO INICIAL 
 
 
1. Anote na Tabela 2 os valores obtidos durante a segunda parte do experimento. 
 
L0 (mm) T0 (°C) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) 
500 24,9°C 0,86 97,2°C 72,3 
450 24,9°C 0,49 97,2°C 97,2°C 
300 24,9°C 0,42 97,2°C 97,2°C 
350 24,9°C 0,36 97,2°C 97,2°C 
Tabela 2 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes comprimentos 
 
 
 
2. Construa o gráfico variação do comprimento ∆L x comprimento inicial L0 e 
determine seu coeficiente angular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Determine o coeficiente angular do gráfico ∆L x L0 e explique o que ele 
representa. 
R: Pontos considerados: A (450; 0,49) B (300; 0,42) 
Cálculo do coeficiente angular: m = ∆y 
 ∆x 
 (450 – 0,49) -> m = 449,51 -> m = 1,50 
 (300 – 0,42) 299,58 
 
 
 
4. Com base nos seus conhecimentos, verifique a validade da afirmação: “A 
variação no comprimento de um material, para uma mesma variação de 
temperatura, é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial.” 
R: Sim as variações são diretamente proporcionais. 
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EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
 
1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento. 
 
 
 
 
 
 
Estado térmico 
Temperatura indicada no 
termômetro a álcool T (°C) 
Altura da coluna 
líquida h (cm) 
Ponto do gelo 0 9,5 
Ambiente 25 13,1 
Ponto do vapor 99 23,95 
 
Tabela 1 – Dados experimentais 
 
 
 
 
2. Repare se as marcas feitas para o ponto do gelo e do ponto do vapor coincidem 
com as marcas de fábrica do termoscópio. Qual parâmetro obtido durante a 
realização do procedimento pode gerar uma diferença entre as marcas? 
Justifique. 
R: Tanto a marcação no ponto de gelo, quanto a do ponto de vapor não coincidem, 
isso devido à pressão atmosférica. 
Possivelmente na região onde este termoscópio foi fabricado a pressão 
atmosférica é menor do que a do laboratório, isso causou uma diferença nas 
leituras levando em consideração a altitude tomada pelo altímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
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EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA 
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3. Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o 
teorema de Tales. Determine o coeficiente linear e angular da equação que 
representa essa relação. 
 
 
 
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4. Ferva a água, sem atingir a ebulição, e insira o termoscópio na água. Marque e 
meça a altura da coluna. Utilize o valor de h na equação obtida anteriormente e 
encontre o valor da temperatura da água. Utilize o termômetro a álcool para 
medir a temperatura da água e compareos valores obtidos para a temperatura 
através da equação e através do termômetro. Caso exista diferença entre esses 
valores, identifique as possíveis fontes para essa discrepância. 
R: A diferença está dentro do aceitável de 1,3° C, ou seja o resultado da 
equação do termoscópio ficou próximo a leitura do termômetro, a pequena 
variação pode ter ocorrido pela leitura das medidas que não são exatas, 
porém o desvio foi muito abaixo, sendo que se faz necessária a verificação de 
uma melhor forma de medir, pois a que tem no laboratório não é muito eficaz 
gerando uma incerteza maior.