Calor Específico dos Sólidos

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA EXPERIMENTAL II 
02° RELATÓRIO 
 
 
 
 
 
CALOR ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS 
 
 
 
 
 
 
DISCENTES: Gabriel Anthonny Oliveira Silva 
 Karina Simão Araújo 
 Mariana Martins Lima 
 
 
 
 
DOCENTE: Dr. Giuliano Siniscalchi Martins 
 
 
 
 
 
NEPOMUCENO-MG 
 
19/07/2024
 
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1. OBJETIVO 
O objetivo dessa prática é obter através dos procedimentos, o calor específico de um 
corpo sólido. 
2. INTRODUÇÃO 
Quando se fala de transmissão ou propagação de calor, segundo Cezar Arruda 
trata-se da transferência de energia térmica de um corpo mais quente para um mais frio. 
Nunca o contrário. A transição de calor pode ocorrer de três formas: condução, convecção e 
radiação. 
O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando 
há diferença de temperatura entre eles. Considerando um sistema ideal, em que não há perdas 
para a vizinhança, todo calor perdido do corpo mais quente é recebido pelo corpo mais frio, 
havendo um aumento de temperatura neste e um abaixamento de temperatura naquele. 
A razão entre a quantidade de calor fornecida à água fria pelo sólido quente, ΔQ, e o 
correspondente acréscimo de temperatura da água, ΔT, é denominada capacidade térmica da 
água, ou seja. 
𝐶 =
∆𝑄
∆𝑇
 
Uma característica de cada corpo é a Capacidade térmica que é dada pelo produto de 
sua massa e a constante de calo específico do corpo, sendo expressa pela equação a seguir. 
𝐶 = 𝑚. 𝑐 
O calor sensível é o tipo de calor que está presente em processos que apresentam 
variações de temperatura. O calor sensível é diretamente proporcional à variação de 
temperatura, isto é, quanto maior for a quantidade de calor recebida por um corpo, maior será 
o aumento de temperatura. A fórmula abaixo comprova isso. 
 
𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
➢ Materiais: 
● Becker de vidro; 
● Proveta graduada de vidro; 
● Queimador de aço inox para álcool; 
 
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● Tela de arame galvanizado com disco refratário; 
● Termômetro com escala – 10 °C a + 150 °C; 
● Calorímetro simples (recipiente isolante) de capacidade térmica conhecida; 
● Corpo de prova de metal; 
● Linha; 
● Balança mecânica; 
● Tripé de ferro triangular; 
● Fósforo ou isqueiro; 
● Caneta hidrográfica. 
➢ Metodologia 
Primeiro, medimos 100 ml de água com uma proveta e anotamos sua massa. 
Transferimos a água para o calorímetro, agitamos suavemente para uniformizar a temperatura 
e medimos a temperatura inicial T1. Registramos a massa dos corpos de prova, aquecemos 
150 ml de água até a ebulição, e colocamos os corpos de prova na água quente para que 
atingissem a mesma temperatura. Transferimos rapidamente os corpos de prova para o 
calorímetro, tampando-o para evitar perda de calor, e anotamos a temperatura final TF após 
agitá-lo suavemente. Completamos a tabela com os dados, calculamos o calor específico dos 
corpos de prova e comparamos com os valores de referência, garantindo um erro abaixo de 
10%. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Primeiramente, mediu-se na proveta aproximadamente 100ml de água, anotando-se a 
massa correspondente a essa quantidade, que foi de 69 g. Em seguida, colocou-se essa 
quantidade de água no calorímetro, agitou-se suavemente durante alguns segundos e mediu-se 
a temperatura, que foi registrada como (20,0°C ± 0,5 °C). 
Prosseguiu-se determinando as massas dos corpos de prova, que apresentaram uma 
variação de 0,5 g, sendo a massa do ferro de 44 g e a do alumínio de 12 g. Após isso, 
aqueceu-se aproximadamente 150ml de água em um béquer até a ebulição. 
Os corpos de prova foram então colocados na água em ebulição. Após alguns minutos, 
para garantir que os corpos de prova atingissem equilíbrio térmico com a água em ebulição, 
mediu-se a temperatura da água, que foi de (90,0 °C ± 0,5 °C) tanto para o ferro quanto para o 
alumínio. 
 
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Posteriormente, retirou-se os corpos de prova da água em ebulição e transferiu-se 
rapidamente para o calorímetro, tampando-o imediatamente. Agitou-se suavemente o 
conjunto e, com o auxílio de um termômetro, anotou-se a temperatura de estabilização, que 
foi de (30,0°C ± 0,5 °C) para o ferro e (25,0°C ± 0,5 °C) para o alumínio. 
Tabela 1 - Dados obtidos anteriormente 
Massa da 
Água m1 
(g) 
Massa do(s) 
corpo(s) de 
prova m2 (g) 
Temperatura do 
calorímetro +água 1 
(°C) 
Temperatura de equilíbrio 
F(°C) 
69 mferro = 44 Ferro = 20,0 ± 0,5 Ferro = 30,0± 0,5 
- malumínio = 12 Alumínio = 20,0± 0,5 Alumínio = 25,0 ± 0,5 
 
Tabela 3.2 
Substância Calor Específico (cal/g°C) 
Alumínio 0,215 
Ferro 0,115 
Prata 0,056 
Tungstênio 0,032 
 
Completamos a tabela 1, com os valores encontrados anteriormente. E após isso fizemos o 
cálculo solicitado na questão dez do relatório: 
• Cálculo do calor especifico do material de alumínio: 
𝑚. 𝑐. (𝑡𝑓 − 𝑡0) + 𝑚. 𝑐. (𝑡𝑓 − 𝑡0) + 𝑚. 𝑐. (𝑡𝑓 − 𝑡0) = 0 
Substituindo temos: 
 69.1. (25 − 20) + 20. (25 − 20) + 12. 𝑐𝑎. (25 − 90) = 0 
𝑪𝒂 = 𝟎, 𝟓𝟕𝟏 𝒄𝒂𝒍/g °C 
• Cálculo do calor específico do material de ferro: 
𝑚. 𝑐. (𝑡𝑓 − 𝑡0) + 𝑚. 𝑐. (𝑡𝑓 − 𝑡0) + 𝑚. 𝑐. (𝑡𝑓 − 𝑡0) = 0 
 
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Substituindo temos: 
 69.1. (30 − 20) + 20. (30 − 20) + 31. 𝑐𝑓. (30 − 90) = 0 
𝑪𝒇 = 𝟎, 𝟒𝟕𝟖 cal/g ° C 
Para o corpo de prova do material de alumínio, de acordo com o calor específico o 
material com o calor especifico mais próximo seria o álcool com 0,57 cal/g°C 
E para o corpo de prova com material de ferro, de acordo com o calor específico 
calculado temos o material mais próximo seria o alumínio com 0,215 cal/g°C 
E para o cálculo do desvio percentual, temos: 
• Calculo do desvio percentual do material de ferro: 
Desvio Percentual =
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
× 100% 
Substituindo temos: 
Desvio Percentual =
0,571 − 0,215
0,215
× 100% 
𝑫𝒆𝒔𝒗𝒊𝒐 = 𝟏𝟔𝟓, 𝟓𝟖 % 
• Calculo do desvio percentual do material de ferro: 
Desvio Percentual =
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
× 100% 
Substituindo temos: 
Desvio Percentual =
0,478 − 0,115
0,115
× 100% 
𝑫𝒆𝒔𝒗𝒊𝒐 = 𝟑𝟏𝟓, 𝟔𝟓 % 
• Os corpos de prova devem ser aquecidos indiretamente para evitar reações diretas com a 
fonte de calor, que poderiam alterar suas propriedades ou afetar a medição do calor 
 
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específico. Aquecer indiretamente, por exemplo, usando água em ebulição, garante que o 
corpo de prova atinja uma temperatura uniforme e estável, minimizando o risco de danos 
e garantindo uma medição mais precisa. 
 
• É necessário aguardar alguns minutos após introduzir os corpos de prova na água em 
ebulição para garantir que eles atinjam a temperatura de equilíbrio com a água. Esse 
tempo permite que o corpo de prova esteja completamente aquecido e à mesma 
temperatura da água, o que é crucial para obter uma medição precisa do calor específico. 
Se o corpo de prova não estiver completamente em equilíbrio térmico, a transferência de 
calor para o calorímetro será imprecisa, afetando a exatidão dos resultados. 
 
• O calor específico depende da natureza da substância. O calor específico é uma 
propriedade que varia entre diferentes materiais, refletindo como cada substância 
responde ao calor. Isso ocorre porque diferentes substâncias têm diferentes capacidades 
para absorver e armazenar energia térmica. Portanto, o valor do calor específico é 
característico de cada material e pode variar amplamente entre eles. 
 
• O calor específico não depende da massa da substância. O calor específico é uma 
propriedade intensiva que descreve a quantidade de calor necessária para elevar a 
temperatura de uma unidade de massa de uma substância em um grau Celsius (ou Kelvin). 
Ele é característico de cada substância e permanece constante independentemente da 
quantidade ou massa da substância. Em contraste, a quantidade total de calor necessáriapara elevar a temperatura de uma substância depende da sua massa e do calor específico. 
Portanto, enquanto o calor específico é constante, a quantidade de calor é proporcional à 
massa da substância. 
 
• Utilizar três corpos de prova unidos, em vez de um único corpo com a mesma massa, tem 
várias vantagens. Primeiro, a maior área de contato com a água quente proporciona uma 
melhor distribuição de calor, tornando a transferência de calor mais eficiente. Além disso, 
o uso de múltiplos corpos de prova ajuda a reduzir erros individuais e variações, 
resultando em medições mais precisas. A precisão na determinação do calor específico é 
aprimorada devido à média de várias amostras, e o processo de equilíbrio térmico é 
acelerado pela maior área de contato. Por fim, essa abordagem garante resultados mais 
 
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consistentes e comparáveis, facilitando a repetibilidade dos experimentos. 
 
5. CONCLUSÃO 
Em conclusão, o experimento visou determinar o calor específico de amostras de ferro 
e alumínio por meio de um calorímetro. Os valores encontrados foram 0,571 cal/g°C para o 
alumínio e 0,478 cal/g°C para o ferro, que apresentaram discrepâncias notáveis em relação 
aos valores tabelados, com desvios percentuais de 165,58% para o alumínio e 315,65% para o 
ferro. Essas diferenças podem ser atribuídas a erros relacionados à precisão dos instrumentos, 
homogeneidade das amostras ou métodos de medição. Considerando que o calor específico é 
uma propriedade intensiva, é crucial garantir a precisão na medição de calor e no equilíbrio 
térmico das amostras. 
Além disso, a utilização de dois corpos de prova ao invés de um único pode melhorar 
a distribuição de calor e a precisão dos resultados. Essa abordagem reduz erros individuais e 
facilita o equilíbrio térmico, resultando em medições mais confiáveis. Para futuros 
experimentos, é essencial aprimorar a precisão dos instrumentos e técnicas empregadas e 
realizar repetições dos testes para validar a precisão dos dados obtidos. 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] Material didático utilizado na prática. 
[2] ARRUDA, Cezar Carvalho de. Experimento 5 – Calor específico dos Sólidos; Eletricidade 
Básica; Roteiro. São José do Rio Pardo: UNIP, 2015.