Relatório - Calor-Especifico (2)

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Relatório: Calor Específico 
 
MATERIAL 
Um kit por equipe contendo: 
• um calorímetro de mistura com agitador; 
• um termômetro; 
• uma manta de aquecimento; 
• balão (recipiente de vidro); 
• amostras de cobre, alumínio e chumbo;
 
 
Material de uso coletivo: 
• uma estufa; 
• duas balanças; 
• um termômetro de alta temperatura; 
EXPERIMENTO 2 
 
OBJETIVO 
O objetivo deste experimento é determinar o calor específico de um metal pelo método de calorimetria. 
 
INTRODUÇÃO 
Substâncias diferentes necessitam de diferentes quantidades de calor para produzir uma determinada variação 
de temperatura. Como exemplo, a quantidade de calor necessário para aquecer 1 kg de ferro em um intervalo de 
temperatura é cerca de 3,5 vezes maior do que o calor necessário para elevar a temperatura de 1kg de chumbo no 
mesmo intervalo. 
Esse comportamento é caracterizado quantitativamente por seu calor específico, que pode ser definido como 
a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura de uma substância por unidade de massa. Como no exemplo 
supracitado, o calor específico do ferro é maior que o do chumbo. Portanto, o calor específico é uma característica de 
um material. 
O calor pode ser definido como a transferência de energia entre um dado sistema e a sua vizinhança, ocorrida 
durante uma interação térmica. Para que essa transferência ocorra, é necessário que exista uma diferença de temperatura 
entre os corpos e/ou sistemas. 
Destaca-se que a mudança de temperatura de uma substância é proporcional à quantidade de calor fornecido 
(ΔQ∝ΔT). Incluindo a constante de proporcionalidade(C), temos que ΔQ=CΔT. Essa constante é chamada de 
capacidade térmica da substância. 
A quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de um objeto também é proporcional à sua massa 
(c=C/m). Portanto, a definição de calor específico pode ser representada por c= ΔQ/mΔT. 
A unidade de medida do calor é a caloria, que representa a quantidade de calor necessário para aquecer o 
objeto. Como exemplo, para se aquecer 1g de água em 1ºC, aplicamos 1cal/gºC. Outra unidade de calor utilizada é o 
Joule, onde [J] = Kg.m²/s². A relação entre caloria e Joule é 1 cal = 4,186 J. 
O calor específico de um material pode ser determinado por meio da medição da alteração da temperatura de 
uma determinada massa produzida por uma quantidade de calor. 
Isso pode ser feito indiretamente a partir de um procedimento de calorimetria, conhecido como método de 
misturas. 
Se reunirmos várias substâncias, com diferentes temperaturas, aquelas mais quentes perderão calor e as outras 
mais frias ganharão calor, de maneira contínua, até que todas atinjam uma temperatura de equilíbrio comum. 
Se o sistema for isolado, de modo a evitar a perda/ganho de calor para o meio envolvente, então, pelo princípio 
da conservação de energia, a perda do calor será igual ao calor obtido. 
Neste experimento, um mental quente será adicionado à água em um calorímetro, até que se atinja um 
equilíbrio térmico. Assim, o calor perdido pelo metal será equivalente ao calor obtido pela água e pelo calorímetro. 
ΔQmetal =ΔQágua +ΔQcalorímetro. 
Portanto: 
 
Resolvendo para cm: 
 
onde é a capacidade térmica do calorímetro, é a massa da água, é a temperatura inicial da água 
e do calorímetro, é o calor específico da água, é a massa do metal, é a temperatura inicial do metal e é a 
temperatura de equilíbrio do sistema. 
Para determinar a capacidade térmica do calorímetro, também utilizamos o método de mistura (uma 
quantidade de água quente é adicionada ao calorímetro com água fria, até que se atinja o equilíbrio térmico, registrando 
a temperatura de equilíbrio). 
Assim: 
 
 
onde é a massa da água quente, é a temperatura inicial da água quente, é a temperatura inicial da 
água fria e do calorímetro, é o calor específico da água, é a massa de água fria, e é a temperatura de 
equilíbrio do sistema. 
Referência Bibliográfica: 
[1] Marinho, Ricardo dos R. Teixeira, Teoria Calor Específico. Disponível em: 
(https://aprender3.unb.br/course/view.php?id=22028) 
[2] Wilson, J. & Hernández-Hall, C. Physics Laboratory Experiments. (Cengage Learning, 2009). 
[3] Halliday, D., Resnick, R. & Walker, J. Fundamentals of Physics. (John Wiley & Sons, 2010). 
 
PROCEDIMENTO 
 
I.DETERMINANDO A CAPACIDADE TÉRMICA DO CALORÍMETRO 
 
 
1. Meça a massa do calorímetro: 
A balança digital possui erro instrumental igual a sua precisão. 
 
mcalorímetro  mcalorímetro 
139,4g +-0,1g 
 
 
2. Coloque água dentro do calorímetro, preenchendo menos da metade do copo. Determine a 
massa de água fria: 
Calcula-se: massa de água fria + massa do calorímetro = 301,g 
massa de água fria = 301g - massa do calorímetro 
logo: 301g -139,4g = 161,6g 
 
 
maf  maf 
161,6g +-0,2g 
 
 
3. Anote a temperatura ambiente: 
O Termômetro possui erro instrumental igual a sua precisão 
 
Taf  Taf 
25,5ºC +-0,1ºC 
 
 
4. Aqueça água na manta até aproximadamente 70oC. 
 
Anote a temperatura da água quente: 
 
 
Taq  Taq 
70ºC +-0,1ºC 
 
5. Acrescente água quente ao calorímetro. Espere a temperatura estabilizar. Anote a 
temperatura de equilíbrio: 
 
Teq  Teq 
37,4ºC +-0,2ºC 
 
6. Determine a massa de água quente: 
Calcula-se: massa de água fria + massa do calorímetro + massa de água quente = 366g 
Maq = 366g - 301g 
 
maq  maq 
65,0g +-0,3g 
 
7. Calcule a capacidade térmica do calorímetro e o seu erro correspondente: 
 
 
 
C = 65gx1cal/gºC(70ºC-37,4ºC) – 161,6gx1cal/gºC(37,4ºC-25,5ºC) 
 (37,4ºC-25,5ºC) 
C = 65gx1cal/gºC(32,6ºC+-0,2ºC) – 161,6gx1cal/gºC(11,9ºC+-0,2ºC) 
 (11,9ºC +-0,2ºC) 
C = (2.119+-0,2ºC) – (1.923,1+-0,2ºC) 
 11,9ºC +-0,2ºC) 
C = 16,5 cal/ºC 
 
 Δ Q1 = 0,1 + (0,1 + 0,1)  ΔQ1 = 14,8 +- 0,2 
2119+-0,2 65 (37,4+0,1) 
 
 Δ Q2 = 0,1 + (0,1 + 0,1)  ΔQ2 = 13,5 +- 0,2 
1923,1+-0,2 161,6 (37,4+0,1) 
 
ΔC = 28,3  ΔC = 11,9 
 0,2.11,9 
 
 
 
C  C 
16,5 cal/ºC +-11,9cal/ºC 
 
 
II. DETERMINANDO O CALOR ESPECÍFICO DE UM METAL 
 
 
 
1. Coloque água dentro do calorímetro. Determine a massa de água fria: 
Maf + mc = 291g 
Maf = 291g - 139,4g 
Maf = 151,6g 
 
maf  maf 
151,6g +-0,2g 
 
2. Anote a temperatura ambiente: 
 
Taf  Taf 
25,7 ºC +-0,1ºC 
 
3. Coloque o metal quente no calorímetro (utilize o auxílio do técnico de laboratório para 
retirar o material do forno). Espere a temperatura estabilizar. Anote a temperatura do metal 
no forno: 
 
Tm  Tm 
192ºC +-0,1ºC 
 
4. Anote a temperatura de equilíbrio: 
 
Teq  Teq 
30,8ºC +-0,1ºC 
 
5. Determine a massa da amostra de metal: 
maf + mm + mc = 394,6g 
mm = 394g - 291g 
mm = 103g 
 
 
mm  mm 
103g +-0,3g 
 
6. Calcule o calor específico do metal e o seu erro correspondente: 
c = C/m 
c = 16,5 cal/ºC = 16,5 cal/ºC x 1__ = 0,16 cal/gºC 
103g ºC 103g 
11,9 
 
 
 
c  c 
0,16 cal/gºC +-0,3cal/gºC 
 
Nome: GRUPO 9 
Data: 22/04/2024 
Membros da equipe: 
Raul Rodrigo Bomfim Furtado Clemens – 241000945 
Elisa Cabral Grossi – 241000829 
Priscila Pereira Barbosa – 241019778 
 
 
Relatório 
1) Qual a capacidade térmica do calorímetro? Mostre os cálculos e a propagação da 
incerteza correspondente. 
Para determinar a capacidade térmica do calorímetro, utilizamos o método de mistura (uma 
quantidade de água quente é adicionada ao calorímetro com água fria, até que se atinja o equilíbrio 
térmico, registrando a temperatura de equilíbrio). Assim, utilizamos a fórmula: 
 
onde é a massa da água quente, é a temperatura inicial da áua quente, é a temperatura 
inicial da água fria e do calorímetro, é o calor específico da água, é a massa de água fria, e 
 é a temperatura de equilíbrio do sistema. 
C = 65gx1cal/gºC(70ºC-37,4ºC) – 161,6gx1cal/gºC(37,4ºC-25,5ºC) 
 (37,4ºC-25,5ºC) 
C = 65gx1cal/gºC(32,6ºC+-0,2ºC) – 161,6gx1cal/gºC(11,9ºC+-0,2ºC)(11,9ºC +-0,2ºC) 
 
C = (2.119+-0,2ºC) – (1.923,1+-0,2ºC) 
 11,9ºC +-0,2ºC) 
C = (16,5 +- 0,2) calºC 
C = (165 +- 2) x10¹ calºC 
 
2) Qual o valor do calor específico encontrado? Mostre os cálculos e a propagação da incerteza 
correspondente. 
 
O calor pode ser definido como a transferência de energia entre um dado sistema e a sua vizinhança, 
ocorrida durante uma interação térmica. 
A quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de um objeto também é proporcional à 
sua massa (c=C/m). Portanto, a definição de calor específico pode ser representada por c= ΔQ/mΔT. 
 
c = C/m 
EXPERIMENTO 4 
 
c = 16,5 cal/gºC 
 103g 
c = 16,5cal x 1__ 
 ºC 103g 
c = (0,16 + - 0,3) cal/gºC  c = (16 +- 30)x10² cal/gºC 
 
3) Qual foi o metal utlizado? Encontre o erro percentual da medida. Quais são as possíveis fontes de 
erro? 
 
O metal utilizado foi o alumínio. 
O erro percentual ou desvio percentual pode ser calculado multiplicando-se por 100 o valor 
correspondente ao erro relativo. 
Dessa forma obtemos: 
a) Erro absoluto = |Valor tabelado – Vlr experimental| 
Ea = 0,22 cal/g∙°C - 0,16 cal/g∙°C 
Ea = 0,06 cal/g∙°C 
b) Erro relativo = Ea/Vlr tabelado 
Er = 0,06/0,22 
Er = 0,28 
c) Erro percentual = erro relativo x 100 
Ep = 0,28x100 
Δxp = 28% 
d) as fontes possíveis de erro são: a precisão dos instrumentos de medida (termômetros e balanças), 
a pureza e a porosidade do alumínio (afeta o calor específico), a evaporação da água no recipiente 
durante o experimento, além do tamanho e da forma dos objetos de alumínio, o volume de água e o 
tempo de equilíbrio térmico. Ainda, pode-se apontar como outra fonte de erro a alta diferença entre 
as quantidades de água quente e fria utilizadas. 
 
4) Escreva o valor do calor específico em cal/g oC, kcal/kg oC e J/kg oC. Mostre os cálculos. 
 
c = (16 +- 30)x10² cal/gºC 
c = (0,16 + - 0,3) cal/gºCx1000kg = (160 +- 300)kcal/kgºC = (16 +- 30)x10¹kcal/kgºC 
c = (0,16 + - 0,3) cal/gºCx4,186 J = (0,67 +- 300)J/kgºC = (67 +- 30000)x10²J/kgºC 
 
5) Deduza a equação utilizada para a obtenção do erro experimental do calor específico. 
 
O calor pode ser definido como a transferência de energia entre um dado sistema e a sua vizinhança, 
ocorrida durante uma interação térmica. A quantidade de calor necessária para alterar a temperatura 
de um objeto também é proporcional à sua massa (c=C/m). Portanto, a definição de calor específico 
pode ser representada por c= ΔQ/mΔT. Assim, ΔQ = c.mΔt. 
Já para encontrar o erro experimental do calor específico utilizamos: 
Erro percentual = |(valor experimental – valor tabelado)/ valor tabelado| x 100 
Com isso, comparamos o valor experimental com o valor tabelado: 
Δc(al)= |[c(al exp) – c (al tab)]/c(al tab) x100| 
Essa equação permite determinar o erro percentual do calor específico do alumínio em relação ao 
valor tabelado. 
	Relatório: Calor Específico
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