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ATIVIDADE PRATICA - Modulo CII - 2021 - Fisica Termodinamica e Ondas - Calor Especifico de Solidos

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Calor Específico
	
	Disciplina: Física Termodinâmica e Ondas
	
	Professor: Cristiano Cancela da Cruz
	
	Curso: Engenharia
	Unidade: Garcez
DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE SÓLIDOS
Introdução
Calor específico de uma substância é uma grandeza física que define a variação térmica, variação da temperatura desta substância ao receber determinada quantidade de calor. Pode ser chamado de capacidade térmica mássica, pois não depende da massa de substância e sim do material que é feito. O calor específico é um valor constante para cada substância em cada estado físico (sólido, líquido ou gasoso). Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância em determinado estado físico.
	A unidade no Sistema Internacional de unidades é J/kg.K (Joule por Quilograma . Kelvin). Outra unidade mais usual para o calor específico é cal/g.°C (Caloria por Grama Grau Celsius).
É possível calcular o calor específico (c) de uma substância a partir da capacidade térmica (C) de um objeto composto por ela e da massa (m) desse corpo.
	Também é possível determinar o calor específico de uma substância a partir da quantidade de calor cedida (Q) a um corpo dessa substância, da variação da temperatura (T) que ele sofre, e da massa desse corpo.
Ou ainda atraves da relação da troca de calor entre substâncias. Onde a somatório das trocas de calor deve ser igual a zero.
Abaixo na tabela encontra-se algumas substâncias e seus respectivos valores de calor especifico.
	Substância
	Calor Específico (cal/g.°C)
	Água
	1,0
	Alumínio
	0,22
	Chumbo
	0,031
	Gelo
	0,5
	Ouro
	0,032
Tabela 1 – Calor específico de algumas substâncias
Esta prática será desenvolvida baseada no princípio das trocas de calor. O calor será trocado entre a água, o corpo de prova e o calorímetro.
Objetivo 
· Construir um calorímetro.
· Determinar o calor específico de alguns sólidos aplicando os princípios da calorimetria.
 
Material Utilizado
· Termômetro
· 3 latas de alumínio de 350 ml
· 2 latas de alumínio 220 ml
· Embalagem bandeja de isopor para frios
· Tesoura
· Xícara ou panela
· Recipiente graduado – mamadeira, proveta, etc.
· Aquecedor - fogão
· Lixa
· Martelo e alicate
Construção do Calorímetro
	O calorímetro é um instrumento utilizado em laboratórios quando se deseja realizar as análises das quantidades de calor trocadas entre dois ou mais objetos localizados no seu interior, possibilitando com essas medidas determinar o calor específico de um determinado material.
Iremos confeccionar o calorímetro utilizando materiais simples.
Para construir um calorímetro, proceda da seguinte forma: 
Com uma das latas de alumínio de 220 ml retire a tampa na parte superior lixando a borda da lata até que a tampa se solte.
 Utilizando outra lata de 220 ml corte a parte superior 1mm abaixo da linha da segunda dobra para fazer a tampa interna do calorímetro.
	Com 1 das latas de 350 ml retire a tampa superior cortando com a tesoura 1 mm acima da segunda dobra para fazer o corpo de calorímetro.
Com outra lata de 350 ml corte a lata 1 mm abaixo da segunda dobra para fazer a tampa do calorímetro.
Com a bandeja de isopor, corte um retângulo de 10 x 19 cm, um círculo de 5,5 cm de diâmetro e um círculo de 5 cm de diâmetro.
 
Enrole o retângulo de isopor fazendo um cilindro e depois, com todas estas peças prontas, encaixe uma dentro da outra na seguinte ordem. 
Primeiro a lata de 350 ml (corpo do calorímetro), depois o círculo de 5,5 cm de diâmetro, em seguida o cilindro de isopor, encaixe dentro deles a lata de 220 ml, coloque a tampa interna, o segundo círculo de isopor com 5 cm de diâmetro e finalmente a tampa externa. Veja a figura:
Nas tampas de ambos os recipientes deve haver um pequeno furo, aproximadamente de 5,0 mm de diâmetro, para inserir o termômetro conforme figura abaixo.
Corpo de prova
Com a terceira lata de 350 ml, amace a lata utilizando um martelo e alicate até que tenha um pequeno pedaço de alumínio, a massa deste corpo de prova é de 15 gramas.
Roteiro Experimental
1ª parte – Determinar a capacidade térmica do calorímetro
1. Utilizando um recipiente graduado (proveta) separe aproximadamente 100 ml de água fria.
2. Calcule a massa de água contido em 100 ml pela relação de densidade, lembre-se a densidade da água = 1 g/cm3. Anote este valor mH2O = _____ g.
3. Coloque essa quantidade de água no calorímetro.
4. Agite levemente o líquido no calorímetro e meça sua temperatura Ti = ______ oC, caso o termômetro não permita está medida, considere a temperatura ambiente 25 oC. 
5. Coloque 20 ml de água medindo no recipiente graduado, calcule a massa desta quantidade de água e a transfira para o copo de béquer.
6. Anote este valor. Massa de 20 ml de água mágua = __________ g
7. Aqueça os 20 ml de água em uma panela no foção ou em uma xícara no micro-ondas até a temperatura de ebulição. Coloque o termômetro meça e anote a temperatura da água. Tab = _____ oC. Caso o termômetro não permita, considere está temperatura como 100 oC (temperatura de ebulição da água).
8. Coloque rapidamente a água aquecida no calorímetro e o feche rapidamente. Agite o conjunto suavemente.
9. Durante o processo observe seguidamente a temperatura indicada no termômetro, aguardando a temperatura estabilizar.
10. Meça a temperatura de equilíbrio térmico Tf = _______oC.
12. Para determinar capacidade térmica do calorímetro utilize o princípio da conservação de energia: 
2ª parte – Determinar o calor especifico de sólidos
1 – Desmonte o procedimento anterior, resfriando o calorímetro com água corrente, meça 20 ml de água no recipiente graduado e coloque no calorímetro, posicionando o termômetro no mesmo. Calcule a massa de 20 ml de água utilizando a densidade da água. Anote este valor: mágua = ___ g.
2 – Aguarde o equilíbrio térmico e anote na tabela o valor da temperatura inicial da água dentro do calorímetro Ti da água. Caso o termômetro não permita está medida, considere a temperatura Ti = 25 oC.
3 - Meça a massa do corpo de prova (lata de alumínio amassada), anote este valor; mAL = ___ g. Caso não tenha balança considere o valor médio da lata como mAL = 15 g. 
4 – Coloque 100 mL de água dentro de uma panela, coloque o corpo de prova junto e aqueça até a temperatura de ebulição. 
5 – Desligue o aquecimento e meça a temperatura utilizando o termômetro, caso o termômetro não permita medir, considere está temperatura como 100 oC.
6 – Anote a temperatura e retire o cilindro de alumínio mergulhando-o imediatamente dentro do calorímetro com água. A temperatura anotada é a temperatura inicial TiAl do cilindro de alumínio.
7 – Monitore a temperatura dentro do calorímetro e aguarde até que não haja mais variação, neste momento teremos o equilíbrio térmico entre a água do calorímetro e o corpo de prova de alumínio, anote está temperatura que será a temperatura final da mistura. Este valor é tanto a temperatura final TF da água como do cilindro de alumínio.
8 – Com estes dados, você deve ser capaz de determinar o calor especifico do alumínio através da igualdade das trocas de calor.
O calor recebido pelo calorímetro e a água dentro dele é igual ao calor perdido pelo cilindro de alumínio, ou seja:
Nesta fórmula calcule o calor especifico do alumínio , onde é capacidade térmica do calorímetro calculada na parte 1ª parte do procedimento.

Análise dos Resultados e Conclusões
1. Qual o valor tabelado do calor específico do alumínio?
2. Qual o valor encontrado para o calor específico do alumínio experimentalmente?
3. O calor especifico depende da massa da substância?
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