Relatorio de Fisica Exerimental - Pratica 02

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo 
 Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
Jussara Brandão Venturini 
Rafael Porfírio 
Thiago Henrique Gava 
Ueverton Alexandre Belg 
 
 
 
 
Relatório de Física Experimental 
Prática 2 – Determinação da curva de aquecimento e valores de calor específico 
sensível 
 
 
 
 
 
 
Piracicaba, 2015. 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Física Experimental 
Prática 2 – Determinação da curva de aquecimento e valores de calor específico 
sensível 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório técnico da disciplina de Física Geral, no 
curso de Engenharia Mecânica, do Instituto 
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de 
São Paulo, Campus Piracicaba. 
Prof. Huyra Estevão 
 
 
 
 
 
 
Piracicaba, 2015. 
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INDICE 
1. Objetivo ................................................................................................................3 
2. Introdução Teórica...............................................................................................4 
2.1. Calorimetria ……............................................................................................4 
2.2. Capacidade térmmica ………….……………..................................................4 
2.3. Calor Especifico……………… .......................................................................5 
3. Procedimento Experimental ................................................................................6 
4. Resultados e Discussoes.....................................................................................7 
5. Conclusão………………………………………………………………………………12 
6. Referencias…………………………………………………………………………….13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. OBJETIVO 
O objetivo desse experimento é de que, a partir da utilização do calorímetro e do 
monitoramento da variação de temperatura do sistema, encontre-se as curvas de 
aquecimento, os valores do calor específico dos objetos utilizados, por meio da 
determinação das quantidades de calor obtido ou retirado do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA 
2.1. Calorimetria 
Antes de tudo é necessário apresentar a definição de calor, como sendo, de forma 
resumida, a energia em trânsito, ou seja, calor é a transferência de energia térmica 
entre corpos de temperaturas distintas. A área da física que estuda esse fenômeno é 
a calorimetria. 
Suponha que em um sistema isolado, o qual não há trocas de energias com o 
exterior, são colocados dois blocos com temperaturas distintas: Bloco A, à 
temperatura inicial de 25ºC, e o Bloco B, à temperatura inicial de 200ºC. 
 A lei zero da termodinâmica, diz que: “Um sistema isolado sempre tende a um 
estado em que suas variáveis macroscópicas não mudam com o tempo (estado de 
equilíbrio térmico) ”. O que garante que, com o decorrer do tempo, a temperatura do 
bloco B diminui enquanto a temperatura do bloco A aumenta, até que ambos atinjam 
a mesma temperatura no equilíbrio térmico. Por conta do sistema ser isolado, pode-
se aferir que o bloco B cedeu calor ao bloco A, até que os mesmos chegassem ao 
equilíbrio térmico. 
 A unidade de calor ou de quantidade de calor no S.I. (Sistema Internacional), 
representada pelo símbolo Q, é a própria unidade de calor, o Joule. 
2.2. Capacidade calorífica 
Quando dois ou mais corpos cedem ou absorvem quantidades iguais de calor, a 
variação de temperatura por eles sofrida é, em geral, diferente uma da outra. Essa 
relação dá origem ao conceito de capacidade calorífica (C) de um corpo. Se um 
corpo cede ou recebe uma quantidade de calor Q e sua temperatura sofre uma 
variação ΔT, a capacidade calorífica (C) desse corpo é, por definição, a razão: 
𝐶 =
𝑄
∆𝑇
 
No SI, as unidades da capacidade calorífica são: joule por kelvin (J/K) ou joule por 
graus Celsius (J/°C). Como a variação de temperatura de 1°C é igual à variação de 
temperatura de 1K, ambas as unidades são equivalentes. A capacidade calorífica é 
constante para determinado corpo. 
5 
 
2.3. Calor Específico 
Suponha que os blocos B1 e B2 representados nas figuras sejam constituídos da 
mesma substância e tenham massas m1 e m2, respectivamente. Verifica-se 
experimentalmente que, se aquecidos durante um mesmo intervalo de tempo, na 
mesma fonte de calor, o bloco de maior massa sofre menor variação de temperatura 
e vice-versa. 
 
Figura 1: Exemplo de calor especifico. 
 
Portanto, calor específico é a quantidade de calor que um grama de uma substância 
precisar receber para que sua temperatura se altere em 1ºC. 
Logo, o calor específico pode ser expresso na seguinte fórmula: 
𝑐 =
𝑄
𝑚. ∆𝜃
 
Onde c é uma constante de proporcionalidade que depende da substância da qual o 
corpo é constituído, sendo m = massa do corpo, e Δθ = variação térmica. 
 
 
 
 
 
6 
 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Foram utilizados neste experimento os seguintes materiais: 
 Calorímetro; 
 Termômetro; 
 Bloco 1 (prateado) 
Dimensões: 20,0 ± 1,0 mm; Massa: (18,60 ± 0,11) g; 
 Bloco 2 (dourado) 
 Dimensões: 20,0 ± 1,5 mm; Massa: (58,20 ± 0,22) g; 
 Fonte (CC); 
 Agua (250ml) 
 Becker Graduado; 
Primeiramente, foram adicionados 200ml de água ao calorímetro, de maneira que a 
agua cobrisse totalmente a resistência. Em seguida, a fonte foi programada com a 
tensão de 8,0V e a corrente de 2,18A, e ligada ao calorímetro por meio de dois 
orifícios presentes na tampa. A partir de então, a variação de temperatura foi 
monitorada a cada 30 segundos e esses valores foram anotados até que a agua 
chegasse à 50ºC (após 23 minutos do início do experimento), quando foi adicionado 
o Bloco 1. A temperatura apresentou uma queda e, após chegar a 55°C (aos 30 
minutos e 30 segundos), foi adicionado o Bloco 2. Ao chegar em 55,2°C novamente, 
(aos 41 minutos), foram adicionados mais 50ml de água em temperatura ambiente 
(25°C), onde foi possível observar outra queda. Foi esperado até que a temperatura 
voltasse à 50°C para que a fonte fosse desligada. O monitoramento a variação da 
temperatura se deu até aos 50 minutos após o início do experimento. 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
4. RESULTADO E DISCUSSÕES 
Os dados coletados no procedimento experimental foram dispostos em forma de 
gráfico para melhor visualização dos acontecimentos. No grafico 1, são mostrados 
todos os valores de variação de temperatura anotados durante o experimento. 
 
Grafico 1: Temperatura em funçao do tempo 
Como foi possível observar no gráfico 1, foram registradas quedas na temperatura 
toda vez que foi adicionado um novo objeto ao sistema. Esses desvios se deram 
porque os objetos adicionados tinham uma temperatura mais baixa do que a agua 
contida no calorímetro, causando assim uma queda até que os corpos se 
estabilizassem e temperatura voltasse a subir. Outro fator a ser levado em 
consideração é que, para adicionar novos objetos ao sistema, foi necessário abrir a 
tampa, o que acarretou em uma perda de temperatura para o ambiente externo. 
Para que se pudesse determinar o calor específico de cada objeto, os cálculos foram 
divididos em etapas. 
Foi adotado como Etapa 1, o periodo de tempo entre o momento que a água atingiu 
50°C e o sistema chegou à 55,1°C, depois de adicionado o Bloco 1, como pode ser 
observado no grafico 2. 
0 
10 
20 
30 
40 
50 
60 
0 10 20 30 40 50 
TE
M
P
ER
A
TU
R
A
 (
°C
) 
TEMPO(MINUTOS) 
TEMPERATURA x TEMPO 
8 
 
 
Grafico 2: ETAPA 1 
Sabendo que o valor do calor específico da água é conhecido (1cal/g.°C), foi 
possivel determinar o valor da potência do sistema atraves da equação: 
 𝑃 =
c . m . ∆θ
∆t
 
Onde c é o calor específico, m é a massa, ∆𝛉 é a variaçao de temperatura. Portanto, 
a potência do sistema é Psistema = 3.91cal/s. 
De modo à comparar a precisão dos resultados, foram adotados três intervalos de 
tempo, sendo Δt1 o intervalo mínimo, Δt2 o intervalo médio e Δt3 o intervalo máximo. 
Para Δt1, foi adotado o intervalo de tempo mínimo compreendido entre a queda de 
temperatura de 50°C para 47,9°C, sendo portanto 30 segundos (de 1380 e 1410, no 
eixo horizontal). 
Já para Δt2, o intervalo de tempo adotoado foi desde o momento que o sistema se 
encontra em 50°C até quando o mesmo atinge 52°C, valendo assim 300 segundos 
(de 1380 a 1680, no eixo horizontal). 
47.9 
52 
55.1 
44
46
48
50
52
54
56
1
3
8
0
1
4
1
0
1
4
4
0
1
4
7
0
1
5
0
0
1
5
3
0
1
5
6
0
1
5
9
0
1
6
2
0
1
6
5
0
1
6
8
0
1
7
1
0
1
7
4
0
1
7
7
0
1
8
0
0
1
8
3
0
1
8
6
0
1
8
9
0
1
9
2
0
1
9
5
0
Te
m
p
e
ra
tu
ra
 (
°C
) 
Tempo (s) 
ETAPA 1 
9 
 
E, por fim, para Δt3 foi adotado o intervalo máximo de tempo que abrange desde 
50°C até 55,1°C, totalizando 540 segundos (de1380 e 1950, no eixo horizontal). 
Os valores encontrados em cada situaçao estao dispostos na tabela 1. 
 Δt1 Δt2 Δt3 
Calor específico 
(cal/g.°C) 
0,7106 0,0935 0,4461 
Tabela 1: Valores de calor específico para diferentes intervalos de tempo. 
Por ser um sistema em regime transiente, ou seja, um sistema onde a temperatura 
varia constantemente em função do tempo, os resultados para cada um dos 
intervalos de tempo adotados nos calculos resultaram em valores diferentes. Para os 
calculos seguintes, foi utilizado o resultado em que se usou o maior intervalo de 
tempo (Δt3), onde Cbloco 1=0,4461, pois é mais provavel que os elementos do sistema 
tenham alcançado um possivel equilibrio termico. 
Para a Etapa 2, foi adotado o periodo de tempo a partir do momento em que a água 
e o bloco 1 atingiram 55,1°C, e o sistema chegou a 55,2°C, depois de adicionado o 
Bloco 2, como é possivel observar no grafico 3. 
 
Grafico 3: ETAPA 2. 
55.1 
53.6 
55.2 
52.5
53
53.5
54
54.5
55
55.5
1
9
5
0
1
9
8
0
2
0
1
0
2
0
4
0
2
0
7
0
2
1
0
0
2
1
3
0
2
1
6
0
2
1
9
0
2
2
2
0
2
2
5
0
2
2
8
0
2
3
1
0
2
3
4
0
2
3
7
0
2
4
0
0
2
4
3
0
Te
m
p
e
ra
tu
ra
 (
°C
) 
Tempo (s) 
ETAPA 2 
10 
 
Porém, desta vez foi utilizado somente o maior intervalo de tempo para encontrar o 
valor do calor específico do Bloco 2, que é Cbloco 2= 0,643cal/g°C. 
E, finalmente, para a Etapa 3, foi adotado o periodo de tempo entre o momento em 
que o sistema (água, bloco 1 e 2) atingiu 55,2°C, e chegou a 50,0°C, depois de 
adicionados 50ml de água em temperatura ambiente (25ºC), como pode ser 
observado no grafico 4. 
 
 
Grafico 1: ETAPA 3. 
O mesmo processo aplicado à Etapa 2, foi utilizado para a Etapa 3, onde somente o 
maior intervalo de tempo foi utilizado, sendo o valor calor específico encontrado para 
a água nos calculos Cagua= 0,783 cal/g°C. 
Como é possivel observar, o valor do calor especifico calculado no experimento é 
diferente do valor real (onde Cagua=1 cal/g°C), isso porque diversos fatores podem 
contribuido para que o resultado desse errado, como por exemplo: (1) perda de 
temperatura e massa de agua para o ambiente externo, toda vez que era necessario 
abrir o calorimetro para inserir novos objetos; (2) o fato de que o termometro estava 
somente em contato com a agua, o que não garante que a temperatura do bloco era 
a mesma; (3) a resistencia ficar fora da agua quando aberta a tampa, mesmo que 
55.2 
50 
44
46
48
50
52
54
56
2
4
3
0
2
4
6
0
2
4
9
0
2
5
2
0
2
5
5
0
2
5
8
0
2
6
1
0
2
6
4
0
2
6
7
0
2
7
0
0
2
7
3
0
2
7
6
0
Te
m
p
e
ra
tu
ra
 (
°C
) 
Tempo (s) 
ETAPA 3 
11 
 
por um curto periodo de tempo; (4) possibilidades de falhas na leitura do termômetro 
e do béquer para medição da quantidade de água; (5) Imprecisao nos valores 
utilizados para temperatura inicial dos objetos adicionados, uma vez que não foram 
medidas e se utilizou valores estimados para a realizaçao dos calculos. E por fim, os 
valores de calor especifico calculados para os blocos não sao reais, o que 
impossibilita encontrar o valor correto para o calor especifico da agua na ultima 
etapa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
5. CONCLUSAO 
Dentro do objetivo proposto, foi possivel obter o calor específico e quantidade de 
calor de cada elemento do sistema. Mesmo que esses resultados não sejam os 
valores corretos, se levado em consideraçao as dificuldades encontradas para a 
realizaçao dos calculos devido aos diversos pontos de imprecisao dos equipamentos 
utilizados, os mesmos se aproximam muito dos valores reais. 
Os conceitos teóricos aprendidos sobre capacidade térmica e calor específico 
puderam ser assimilados na prática neste experimento a partir da variação de 
temperatura do conjunto, o que ocorre com os corpos. Ficou claro que elementos 
aparentemente iguais, no caso da água, mas em condições de temperatura 
diferentes, possuem quantidades de calor completamente distintas. Enquanto um 
corpo fornece calor o outro adquire, isto os torna diferentes no que se refere a 
quantidade de calor. Com a realização desta experiência foi possivel chegar a 
conclusão de que calor é a energia térmica transferida de um corpo para o outro, 
motivada instantaneamente por uma mudança de temperatura. 
De modo geral, pode-se dizer que o experimento alcançou o objetivo e os resultados 
foram apresentados de maneira satisfatoria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
6. REFERENCIAS 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fundamentos da Física: Mecanica. 9. ed. Rio 
de Janeiro: Ltc, 2014. 339 p. (Volume 2). Tradução e Revisão Técnica: Ronaldo 
Sérgio de Biasi. 
http://fisica.ufpr.br - Acesso 03/09/2015 
http://www.brasilescola.com - Acesso 03/09/2015 
http://www.sofisica.com.br - Acesso 03/09/2015 
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